Autonomía de una batería

Ah y Wh: carga frente a energía

La capacidad de una batería suele expresarse en amperios-hora (Ah) o miliamperios-hora (mAh). Un amperio-hora es la carga que entrega una corriente de 1 A durante una hora. Pero la carga no es energía: una batería de 100 Ah a 12 V almacena mucha más energía que una de 100 Ah a 3.7 V. Para comparar baterías distintas, o para calcular autonomía con cargas de potencia conocida, hay que pasar a vatios-hora:

• Energía: E (Wh) = V_nominal × C (Ah)
• Energía utilizable: E_útil = E × DoD × η, donde DoD es la profundidad de descarga admitida y η la eficiencia de los convertidores
• Autonomía: t (h) = E_útil / P_carga (W)
• Corriente de descarga: I = P / V; en relación con la capacidad se expresa como tasa C: 1C es la corriente que descargaría la batería en una hora

Por qué no se puede usar toda la energía

Las baterías de plomo-ácido sufren si se descargan profundamente: su vida útil, medida en ciclos, cae mucho cuando se descargan por completo de forma habitual. Por eso se suele dimensionar para usar alrededor de la mitad de su capacidad. Las de litio toleran descargas más profundas, aunque los sistemas de gestión (BMS) reservan un margen arriba y abajo. Además, la capacidad nominal se mide a una corriente de descarga concreta; con corrientes más altas, especialmente en plomo-ácido, la capacidad efectiva disminuye (efecto Peukert), y en frío también baja. La hoja de datos de cada batería indica su capacidad a distintas tasas de descarga.

Ejemplo 1: batería de 12 V y 100 Ah con inversor

1. Energía nominal: 12 × 100 = 1200 Wh.
2. Plomo-ácido, usando el 50 %: 600 Wh.
3. Inversor de 12 V a 220 V con un 90 % de eficiencia: 600 × 0.9 = 540 Wh disponibles en corriente alterna.
4. Una carga de 60 W (una laptop y algunas luces LED) funciona 540 / 60 = 9 horas.

Si hubiéramos dividido directamente 100 Ah entre la corriente “a 220 V”, el resultado habría sido absurdo. Trabajar en vatios-hora evita mezclar tensiones.

Ejemplo 2: una batería de litio de 3000 mAh

Una celda de ion-litio de 3.7 V nominales y 3000 mAh almacena 3.7 × 3 = 11.1 Wh. Un dispositivo que consume 1.5 W la agotaría en 11.1 / 1.5 = 7.4 horas en condiciones ideales. Pero entre la celda y el circuito suele haber un convertidor que eleva o reduce la tensión; con un 85 % de eficiencia, la autonomía real ronda 7.4 × 0.85 ≈ 6.3 horas. Por eso los bancos de energía (power banks) entregan bastante menos energía, medida a 5 V en su salida, de la que indican sus celdas.

Ejemplo 3: tasa C y elección de la batería

Para la batería de 100 Ah, una descarga a 0.2C son 20 A, y a 1C, 100 A. Si un inversor de 1000 W trabaja a plena carga desde 12 V, pide unos 1000 / (12 × 0.9) ≈ 93 A, cerca de 1C. Para una batería de plomo-ácido es una exigencia alta: su capacidad efectiva sería menor que la nominal y la tensión caería durante la descarga. Con cargas grandes se prefieren bancos de mayor tensión (24 V o 48 V), que reducen la corriente, o baterías de litio preparadas para descargas rápidas. Revisa también la sección de los cables: a esas corrientes la caída de tensión es importante.

Recargar con energía solar

La energía que aporta un panel depende de la radiación del lugar, que se expresa en horas solares pico (HSP): las horas equivalentes de sol a 1000 W/m². Un panel de 100 W en una zona con 4.5 HSP produce idealmente 450 Wh al día. Restando un 20 % de pérdidas por temperatura, cableado y regulador, quedan unos 360 Wh. Para reponer los 600 Wh usados en el ejemplo 1 harían falta al menos dos paneles de este tipo. Los valores de HSP de tu zona se obtienen de mapas de radiación solar.

Errores comunes

• Sumar Ah de baterías en serie: en serie se suman las tensiones y la capacidad en Ah se mantiene; en paralelo se suman los Ah y la tensión se mantiene.
• Olvidar el consumo en vacío del inversor, que puede ser de varios vatios aunque no haya carga.
• Usar la potencia nominal de un equipo como consumo medio: una refrigeradora o un equipo con termostato funciona por ciclos; estima la energía diaria, no solo la potencia.
• Ignorar la temperatura: el frío reduce la capacidad disponible y el calor acorta la vida de la batería.

Aplicaciones reales

• Sistemas de respaldo (UPS) para computadoras, routers y cámaras.
• Instalaciones solares aisladas en viviendas rurales.
• Robots, drones y proyectos con microcontroladores alimentados por baterías.
• Vehículos eléctricos y herramientas inalámbricas.

Calcula la potencia de cada equipo con la calculadora de potencia eléctrica o, si funciona con la red, con la de potencia AC monofásica, y suma la energía diaria antes de elegir la batería.