Hercio (Hz)

Hercio (Hz) es la unidad SI de frecuencia: un ciclo por segundo. Lleva el nombre del físico alemán Heinrich Hertz, quien demostró la existencia de las ondas electromagnéticas en 1887.

Múltiplos comunes y dónde se encuentran:

• Hz — sísmico e infrasonido (por debajo de 20 Hz, por debajo de la audición humana)
• kHz (10³ Hz) — rango de audio (20 Hz a 20 kHz); radio AM
• MHz (10⁶ Hz) — radio FM (88-108 MHz); relojes de CPU antes del año 2000
• GHz (10⁹ Hz) — Wi-Fi, CPU modernas, hornos microondas (2,45 GHz)
• THz (10¹² Hz) — infrarrojo, imágenes de terahercios
• PHz (10¹⁵ Hz) — luz visible

Las tasas de refresco de pantallas se citan en Hz: LCD estándar 60 Hz, pantallas de gaming 120/144/240 Hz. Las tasas de refresco más altas reducen el desenfoque de movimiento y el retardo de entrada. El umbral en que los humanos dejan de percibir la mejora varía, pero generalmente cae entre 90 y 120 Hz para la mayoría de los espectadores.

Ejemplo práctico

Una nota tocada en el La por encima del Do central es 440 Hz, la referencia de afinación orquestal. La siguiente octava hacia arriba duplica la frecuencia: La5 = 880 Hz. La octava inferior la reduce a la mitad: La3 = 220 Hz. Entre La4 y La5 hay 12 semitonos iguales; cada paso multiplica la frecuencia por 2^(1/12) ≈ 1,0595. Así que Si4 (un semitono por encima de La) es 440 × 1,0595 ≈ 466,16 Hz; Do5 (dos semitonos arriba): 440 × 1,0595² ≈ 493,88 Hz. Compara con un router Wi-Fi a 5 GHz = 5.000.000.000 Hz, diez millones de veces más frecuencia. Compara con la luz verde visible a ~5,4 × 10¹⁴ Hz, otras cien mil veces más. El rango dinámico de “cosas medidas en Hz” abarca más de 15 órdenes de magnitud, desde ondas sísmicas subhercianas hasta luz visible en PHz, lo que explica el uso intenso de prefijos (kilo-, mega-, giga-, tera-, peta-).

El período y la frecuencia son recíprocos: una señal de 60 Hz tiene un período de 1/60 = 16,67 ms; una señal de 1 GHz tiene un período de 1 nanosegundo; una onda de luz de 5 PHz tiene un período de 0,2 femtosegundos. Los ingenieros alternan entre “frecuencia” (Hz) y “período” (segundos) según el contexto: los diseñadores de audio piensan en Hz, los usuarios de osciloscopio piensan en período, los arquitectos de CPU usan ambos indistintamente.

Cuándo y por qué importa

Los Hz importan siempre que una señal tenga estructura periódica: frecuencias de audio en música y grabación, asignaciones de RF en estándares de radio y Wi-Fi, tasas de refresco en pantallas, tasas de muestreo en audio digital y velocidades de reloj en electrónica. El error a evitar en las compras de pantallas es tratar la tasa de refresco en Hz como el único factor: un monitor de 240 Hz con un tiempo de respuesta de 5 ms tiene peor nitidez de movimiento que uno de 144 Hz con 1 ms de tiempo de respuesta, porque la transición de píxeles limita la distinguibilidad de fotogramas real. El error en audio es confundir la tasa de muestreo (44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz, la velocidad a la que se mide la señal) con las frecuencias de audio presentes (típicamente el rango de audición humana de 20 Hz a 20 kHz). La tasa de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia de audio más alta (teorema de Nyquist) para evitar el aliasing: 44,1 kHz puede representar fielmente audio de hasta ~22 kHz, superando los límites de la audición humana, y por eso la calidad CD es el estándar para el consumidor. Referencia: BIPM — Unidades derivadas del SI.

Por qué Hz reemplazó a “ciclos por segundo” en 1960: la unidad fue renombrada por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) en honor a Heinrich Hertz, cuyos experimentos de 1887 produjeron las primeras ondas electromagnéticas artificiales y confirmaron las ecuaciones de Maxwell. Antes del renombramiento, las frecuencias se escribían como “cps” o “c/s”. El cambio fue puramente terminológico: el valor siguió siendo un ciclo por segundo, pero consolidó la frecuencia bajo la convención de nomenclatura SI compartida con newton, watt, joule y pascal. Hz se define dimensionalmente como s⁻¹ (segundos inversos) en el SI moderno.

El malentendido del reloj de CPU: una CPU que funciona a 3 GHz no realiza 3.000 millones de operaciones por segundo, sino 3.000 millones de ciclos de reloj. Los pipelines superescalares modernos retiran múltiples instrucciones por ciclo cuando las condiciones lo permiten, mientras que los fallos de caché, las predicciones erróneas de ramas y los bloqueos de memoria reducen el IPC (instrucciones por ciclo) efectivo por debajo de 1. El titular en GHz ha sido una métrica de marketing engañosa desde principios de los 2000; hoy en día, el rendimiento se describe mucho mejor mediante benchmarks SPEC CPU o puntuaciones específicas de la carga de trabajo. La frecuencia de la CPU también varía dinámicamente: Intel Turbo Boost y AMD Precision Boost superan las frecuencias nominales durante ráfagas cortas cuando el margen térmico lo permite. Relacionado: decibelio, bps. Referencia: Folleto SI del BIPM — Unidades derivadas.