01 · Punto de partida
La pila muere aunque el LED sea chico
Un LED a 20 mA brilla tres días con una AA y apenas una tarde con una pila de 9 V chica. Mismo LED, misma luz, distinta reserva. La potencia (Tema 7) decía a qué velocidad se gastaba; la energía dice cuánto había guardado para gastar. Sin energía no hay autonomía, y sin autonomía no hay proyecto que dure.
Este tema cierra el bloque de fundamentos (Temas 3–8): carga (qué), corriente (cuánto fluye), tensión (con qué empuje), resistencia (con qué freno), potencia (a qué velocidad) y ahora energía (cuánto en total). Con estas seis palabras ya hablás electrónica.
- ¿Qué guarda exactamente una pila: voltios, amperios o qué?
- ¿Qué significa “2000 mAh”?
- ¿Cuántas horas aguanta mi LED con cada pila?
- ¿Por qué un motor vacía la misma pila en minutos?
02 · Definición
Joules y Wh, sin vueltas
1 joule es poquísimo (levantar una manzana chica 10 cm). Por eso en electricidad se usa el Wh: lo que entrega 1 W durante 1 hora. 1 Wh = 3600 J. La factura de tu casa viene en kWh (miles de Wh) por la misma razón: los joules serían números gigantes.
Joule
Unidad física de energía. LED 20 mA por 1 s ≈ 0,18 J. Sirve para comparar, no para etiquetar pilas.
Watt-hora
Unidad práctica: potencia sostenida por tiempo. AA ≈ 3 Wh, pila 9 V ≈ 4,5 Wh, powerbank ≈ 37 Wh.
Miliamper-hora
Capacidad en carga, no en energía: hay que multiplicar por los voltios para saber los Wh reales.
| Si conocés | Calculás | Ejemplo |
|---|---|---|
| Potencia y tiempo | E = P × t | 0,135 W × 10 h = 1,35 Wh del LED |
| Tensión y carga | E = V × Q | 9 V × 0,5 Ah = 4,5 Wh en la pila |
| Capacidad en mAh | Wh = V × Ah | 1,5 V × 2 Ah = 3 Wh en una AA |
03 · Pilas y capacidad
Qué significa “2000 mAh”
“2000 mAh” es carga guardada (Tema 3): puede dar 2000 mA por 1 hora, o 20 mA por 100 horas, o cualquier combinación que multiplique igual. Pero ojo: sin los voltios no sabés la energía. 2000 mAh a 1,5 V son 3 Wh; 500 mAh a 9 V son 4,5 Wh. La de 9 V guarda más energía con menos mAh.
| Fuente | Reserva | Energía | Rinde para LED 20 mA |
|---|---|---|---|
| AA alcalina (1,5 V) | 2000 mAh | ≈ 3 Wh | ≈ 100 h |
| Pila 9 V (9 V) | 500 mAh | ≈ 4,5 Wh | ≈ 25 h (el circuito quema 9 V) |
| Powerbank (5 V, 10000 mAh) | 10000 mAh | ≈ 37 Wh | Días (pero no es de este curso) |
mAh solos engañan
Carga sin tensión
Comparar 2000 mAh contra 500 mAh sin mirar los voltios es como comparar litros sin mirar el precio: falta la mitad de la cuenta.
Wh comparan todo
Energía real
Pasá todo a Wh (V × Ah) y recién ahí compará pilas, elegí fuente y estimá autonomía. Es la moneda común.
04 · Autonomía
Cuántas horas te compra cada pila
La cuenta estrella del tema, dos formas equivalentes. Elegí la que tenga los datos a mano:
- 1Por carga: horas = mAh / mA.
AA de 2000 mAh con LED de 20 mA → 2000 / 20 = 100 h. Directo, sin pasar por watts.
- 2Por energía: horas = Wh / W.
Pila 9 V de 4,5 Wh con circuito de 0,135 W → 4,5 / 0,135 ≈ 33 h (real ~25 h con margen).
- 3Con motor todo se derrumba.
El mismo AA con motorcito de 2 W (1,5 V × 1,3 A): 3 Wh / 2 W = 1,5 h teórica, menos de 1 h real. El consumo manda.
05 · Analogía programador
Energía = presupuesto, potencia = burn rate
- 1Batería = presupuesto.
Los Wh son tu runway. Cada decisión de diseño (brillo, motor, siempre-encendido) gasta de ese presupuesto.
- 2Potencia = burn rate.
Los W son el gasto mensual. Bajar de 20 mA a 5 mA es recortar el burn a la cuarta parte y cuadruplicar la vida.
- 3Sleep = escalar a cero.
Apagar cuando no se usa (pulsador, interruptor, y en el curso 7 el modo sleep) es como apagar staging a la noche: la autonomía se multiplica.
06 · Exploración
Laboratorio: ¿cuánto dura tu proyecto?
Elegí fuente y consumo: el laboratorio calcula energía guardada, autonomía teórica y real (con margen), y te dice si el proyecto dura una tarde o un mes.
Autonomía estimada
t = mAh / mA
AA con LED 20 mA: unas 70 horas reales.
Preguntas para explorar
- Cambiá a motorcito con la misma AA. ¿Cuánto dura y por qué colapsa?
- Probá 2×AA con LED tenue (5 mA). ¿Por qué dura muchísimo más?
- ¿Por qué la pila de 9 V, con más Wh que la AA, rinde menos horas con LED?
Ver respuestas sugeridas
- Menos de 4 h reales: 400 mA vacían los 2000 mAh en 5 h teóricas, y con pérdidas menos. El motor pide 20 veces más corriente que el LED.
- 2000 / 5 = 400 h teóricas (~280 h reales): poco consumo + buena reserva = semanas. Así se diseñan sensores que duran meses (cursos 8 y 11).
- Porque el circuito a 9 V quema el excedente en el resistor (Tema 7): gasta 0,135 W para dar 0,03 W de luz. Con 2×AA (3 V) se desperdicia menos.
07 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«mAh es energía»
No: es carga. La energía sale de mAh × V. Dos pilas con iguales mAh y distinto voltaje guardan distinta energía.
«W y Wh son lo mismo»
W es velocidad de gasto, Wh es total gastado. Un motor de 2 W por media hora consume 1 Wh; un LED de 0,1 W por 10 horas también 1 Wh.
«La pila se gasta igual prendido o apagado»
Con interruptor abierto no hay corriente y no hay gasto (salvo autodescarga mínima con los meses). Apagar es ahorrar de verdad.
«Recargable = misma cuenta»
La cuenta de autonomía es igual, pero la tensión cae distinto y la capacidad real baja con los ciclos. Una NiMH de 1,2 V rinde menos Wh que una alcalina de 1,5 V con iguales mAh.
08 · Práctica guiada
Ejercicios de energía
Ejercicio 1: Wh de la pila de trabajo
La pila de 9 V dice 500 mAh. ¿Cuántos Wh guarda? ¿Y una AA de 2000 mAh a 1,5 V? ¿Cuál guarda más?
Ver solución razonada
9 × 0,5 = 4,5 Wh. 1,5 × 2 = 3 Wh. Gana la de 9 V en energía total, aunque tenga cuatro veces menos mAh: el voltaje pesa.
Ejercicio 2: autonomía del semáforo
Tu semáforo (Tema 29) consume 20 mA promedio con una pila de 9 V de 500 mAh. ¿Horas teóricas y reales?
Ver solución
500 / 20 = 25 h teóricas; al 70 % ≈ 17 h reales. Alcanza para la demo y la clase, no para dejarlo un mes prendido.
Ejercicio 3: diseñar al revés
Necesitás 48 h con un LED tenue de 5 mA. ¿Qué capacidad mínima? ¿Alcanza una AA de 2000 mAh?
Ver solución
5 mA × 48 h = 240 mAh mínimos. La AA sobra por 8 veces: margen de sobra incluso con pérdidas. Así se dimensiona sin adivinar.
09 · Síntesis
Ideas para recordar
- Energía = potencia × tiempo (E = P × t); se mide en J o Wh.
- mAh es carga; Wh = V × Ah es energía comparable entre pilas.
- Autonomía = reserva / consumo (mAh / mA o Wh / W), con margen del 70 %.
- Diseñá al revés: de las horas necesarias a la pila necesaria.
- Cierra el bloque 1–8: ya hablás carga, corriente, tensión, resistencia, potencia y energía.
Terminamos qué se mueve y cuánto cuesta. Ahora, por dónde se mueve: en el próximo tema, qué es un circuito eléctrico, el camino cerrado que lo hace posible.