01 · Punto de partida
Más tensión o más horas, a elección
Una AA da 1,5 V y 2000 mAh. ¿Y si necesitás 6 V? ¿Y si necesitás 4000 mAh? Las pilas se combinan en serie (más tensión) o en paralelo (más capacidad), cada una con sus reglas y sus trampas. Y el USB/powerbank esconde su propia contabilidad de mAh que conviene leer con lupa.
Al terminar diseñás packs chicos (4s2p y amigos) y calculás autonomías reales de powerbanks sin creer etiquetas.
- ¿Qué se suma en serie y qué en paralelo?
- ¿Se pueden mezclar pilas distintas?
- ¿Por qué 10000 mAh no son 10000 a 5 V?
- ¿Cómo es un USB por dentro?
02 · Serie
Tensiones que se apilan
+ con − encadenados: 4×AA = 6 V con los mismos 2000 mAh. La capacidad la pone la peor del grupo y la Rint se suma (0,3 × 4 = 1,2 Ω).
| Pack | Vs | Capacidad | Energía | Rint |
|---|---|---|---|---|
| 1×AA | 1,5 V | 2000 mAh | 3 Wh | 0,3 Ω |
| 2s (serie) | 3,0 V | 2000 mAh | 6 Wh | 0,6 Ω |
| 4s | 6,0 V | 2000 mAh | 12 Wh | 1,2 Ω |
| 2p (paralelo) | 1,5 V | 4000 mAh | 6 Wh | 0,15 Ω |
| 4s2p | 6,0 V | 4000 mAh | 24 Wh | 0,6 Ω |
Notá la simetría: 2s y 2p guardan los mismos 6 Wh (misma cantidad de química). Serie y paralelo reparten la energía en V o en mAh, no la crean.
03 · Paralelo
Misma tensión o nada
En paralelo los + van con + y los − con −: obligatorio misma tensión nominal. Dos tensiones distintas en paralelo generan corriente circulante entre ellas (la alta carga a la baja) con calor y daño: la trampa mortal de los packs caseros.
Paralelo sano
Iguales y cargadas parejo
Misma química, tensión y carga inicial: suman mAh tranquilas y comparten la corriente por igual.
Paralelo prohibido
Distinta tensión o química
9 V ∥ 1,5 V, nueva ∥ gastada, alcalina ∥ litio: corriente circulante sin control. No se monta jamás.
- Capacidad suma
- 2× 2000 mAh = 4000 mAh a la misma tensión. Autonomía doble con el mismo voltaje.
- Rint baja en paralelo
- 0,3 ∥ 0,3 = 0,15 Ω: el pack entrega picos mejor. Otra razón para paralelizar en motores (curso 8).
- Conexión/desconexión
- Armar el paralelo con todas al mismo estado de carga. Conectar una cargada con una vacía = corto entre ellas.
- Notación 4s2p
- 4 en serie, 2 strings en paralelo: 6 V/4000 mAh con 8 AA. Así se habla en packs (bici, UPS, drones).
04 · USB por dentro
5 V regulados y la trampa de la etiqueta
El cargador/powerbank convierte (3,7 V de celda → 5 V USB) y regula: 5 V firmes hasta su límite, después corta. Pero sus “10000 mAh” son a 3,7 V de celda interna, no a 5 V de salida:
| Paso | Cuenta | Resultado |
|---|---|---|
| Energía real | 10 Ah × 3,7 V | 37 Wh guardados |
| Útil a 5 V (85 %) | 37 × 0,85 / 5 | ≈ 6300 mAh efectivos |
| LED 0,1 W (USB) | 37 × 0,85 / 0,1 | ≈ 314 h de luz |
La etiqueta no miente (la celda tiene 10000 mAh), pero a 5 V rinde 6300. Leer mAh sin preguntar “¿a qué tensión?” es comprar espejitos.
05 · Packs en código
Combinar y auditar packs
Funciones serie/paralelo con validaciones de seguridad:
Python en tu navegador. Diseñá tu pack y ejecutá: valida tensiones antes de sumar.
def pack_serie(pilas):
# pilas: lista de (V, mAh, Rint). Exige misma capacidad.
vs = sum(v for v, _, _ in pilas)
mah = min(m for _, m, _ in pilas)
rint = sum(r for _, _, r in pilas)
print(f"Serie: {vs} V {mah} mAh Rint={rint} ohm -> {vs*mah/1000:.1f} Wh")
return vs, mah, rint
def pack_paralelo(pilas):
vs = [v for v, _, _ in pilas]
assert max(vs) - min(vs) < 0.1, "PROHIBIDO: tensiones distintas en paralelo"
mah = sum(m for _, m, _ in pilas)
rint = 1 / sum(1 / r for _, _, r in pilas)
print(f"Paralelo: {vs[0]} V {mah} mAh Rint={rint:.2f} ohm")
return vs[0], mah, rint
pack_serie([(1.5, 2000, 0.3)] * 4)
pack_paralelo([(1.5, 2000, 0.3)] * 2)
Probá pack_paralelo([(9, 500, 2), (1.5, 2000, 0.3)]): ¿qué hace el assert? ¿Por qué es correcto que falle?
Powerbank real y pack 4s2p
Las dos cuentas que cierran el tema:
def powerbank_real(mah_celda, v_celda=3.7, v_usb=5.0, eff=0.85):
wh = mah_celda / 1000 * v_celda
mah_usb = wh * eff / v_usb * 1000
print(f"{mah_celda} mAh @ {v_celda}V = {wh:.0f} Wh -> USB: {mah_usb:.0f} mAh efectivos")
return mah_usb
def pack_4s2p(v=1.5, mah=2000, r=0.3):
vs, m, ri = v * 4, mah * 2, r * 4 / 2
print(f"4s2p: {vs} V {m} mAh Rint={ri} ohm -> {vs*m/1000:.0f} Wh (8 pilas)")
powerbank_real(10000)
pack_4s2p()
06 · Analogía programador
Scale up vs. scale out
- 1Serie = scale up.
Más voltaje por unidad (más CPU por máquina). La más floja limita: el cluster rinde como su peor nodo.
- 2Paralelo = scale out.
Más capacidad con iguales (más réplicas). Exige homogeneidad: mezclar versiones rompe el balanceo.
- 3Etiqueta = marketing.
mAh sin tensión es benchmark sin workload: número real solo con contexto (Wh).
07 · Exploración
Laboratorio: armar packs
Elegí configuración con AA 1,5 V/2000 mAh (Rint 0,3 Ω): el laboratorio calcula Vs, capacidad, Wh, Rint y autonomía con LED 20 mA. Incluye la trampa prohibida.
Configuración → pack
serie × paralelo
1 AA: 1,5 V y 2000 mAh.
Preguntas para explorar
- ¿Por qué 2s y 2p guardan los mismos Wh con distinto reparto?
- ¿Cuántas horas de LED da el 4s2p frente a 1 AA?
- ¿Qué muestra el laboratorio con la opción prohibida?
Ver respuestas sugeridas
- Misma química total (2× 3 Wh): serie la pone en V, paralelo en mAh. Energía se conserva, presentación cambia.
- 24 Wh / (LED ≈ 0,06 W a 3 V... con regulador ideal): ~8× la AA. En la práctica con driver lineal, menos: el cálculo honesto incluye pérdidas.
- La negativa a calcular: tensiones distintas en paralelo no se promedian, se prohiben. El mejor resultado es no darlo.
08 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«En serie sumo mAh también»
No: la misma carga pasa por todas, la capacidad es la menor. Sumar mAh en serie duplica la autonomía en el papel y la arruina en la mesa.
«En paralelo sumo voltios»
No: el voltaje es el común (y deben ser iguales para empezar). Sumar V en paralelo es el error espejo del anterior.
«Mezclo nueva y usada, total son AA»
En serie la usada limita y puede invertirse; en paralelo hay corriente circulante. Homogeneidad o nada.
«10000 mAh a 5 V»
A 3,7 V de celda: a 5 V son ~6300 efectivos. Comparar powerbanks por Wh, no por mAh de etiqueta.
09 · Práctica guiada
Ejercicios de packs
Ejercicio 1: pack 6 V / 4000 mAh
Solo AA 1,5 V/2000 mAh. ¿Configuración mínima? Calculá Vs, mAh, Wh y pilas. Verificá energía contra 1 AA.
Ver solución razonada
4s2p (8 pilas): 6 V, 4000 mAh, 24 Wh = 8× la AA. 4s da los V, 2p duplica mAh. Sin atajos: 6 V solos piden 4 en serie sí o sí.
Ejercicio 2: powerbank honesto
Powerbank 20000 mAh. ¿Wh? ¿mAh efectivos a 5 V (85 %)? ¿Horas de tira LED 2 W?
Ver solución
74 Wh; efectivos ≈ 12 600 mAh a 5 V; tira 2 W: 74×0,85/2 ≈ 31 h. La etiqueta “20k” rinde 12,6k donde importa.
Ejercicio 3: el assert que salva
Ejecutá el pack_paralelo prohibido del código. ¿Qué pasa? Escribí la regla en tu cuaderno con tus palabras.
Ver solución
Falla el assert: tensiones 9 vs 1,5 difieren. Regla: paralelo solo entre iguales (tensión, química y carga pareja).
10 · Síntesis
Ideas para recordar
- Serie: Vs suma, mAh el menor, Rint suma. Paralelo: Vs igual, mAh suma, Rint baja.
- Wh se conserva: serie y paralelo reparten, no crean.
- Homogeneidad o nada; el assert del código es la regla.
- mAh de etiqueta van con su tensión: comparar en Wh.
- USB: 5 V regulados con límite; powerbank rinde ~63 % de su mAh a 5 V.
Fuentes combinadas y honestas. Ahora, el método que lo une todo: en el próximo tema, análisis sistemático + software.