¿Sabes cuántas veces puedes recargar tu móvil con una batería externa o power bank de 10000mAh? ¿y de 20000mAh?
Un error muy común entre las personas que quieren conocer el número de cargas que pueden tener en su móvil con un power bank consiste en dividir las capacidades de ambos dispositivos, es decir:
Número de cargas = Capacidad batería externa (mAh) / Capacidad dispositivo (mAh)
Por ejemplo, si tienes un smartphone con una batería de 2500mAh de capacidad y quieres comprar un power bank de 10000mAh ¿Cuántas cargas podrías hacer?
Si aplicamos la fórmula anterior obtenemos 4 cargas completas:
Número de cargas = 10000 mAh / 2500 mAh = 4 cargas
¡ERROR!
Lamentamos decirte que este cálculo sería incorrecto ya que los 10000mAh del power bank se refieren a la capacidad de su batería interna.
Un resultado más “cercano a la realidad” sería utilizando la capacidad real disponible en el puerto USB de salida del power bank:
Número de cargas = Capacidad real Power bank / Capacidad Smartphone
Si suponemos que la capacidad real son 6000 mAh tendríamos para 2 cargas completas de nuestro smartphone:
Número de cargas = 6000 mAh / 2400 mAh = 2,5 cargas
Aunque esta segunda fórmula sigue siendo técnicamente incorrecta (se dividen capacidades a diferentes voltajes) queríamos haceros ver de manera sencilla que el número de cargas es mucho menor de lo esperado a pesar de que la batería externa se anuncie con una capacidad de 10000 mAh.
Y este es el principal problema que se encuentran muchos usuarios de Amazon a la hora de comprar una batería externa:
A lo largo del siguiente artículo vamos a explicar en profundidad cómo calcular la capacidad real y el número de cargas de una batería externa en cualquier dispositivo y para diferentes tensiones de carga.
Conoce la capacidad real de una batería externa
Aunque el contenido de este artículo puede resultar un poco técnico y tedioso de leer hemos intentado que sea lo más fácil de entender para cualquier persona sin conocimientos previos.
¡Después de leerlo serás todo un experto en baterías externas!
Si no quieres profundizar en el tema puedes utilizar la siguiente herramienta para estimar de forma rápida el número de cargas aproximadas que tendrás en tu móvil:
Características de un Power Bank
En primer lugar, debemos conocer los 2 elementos básicos que constituyen una batería externa o power bank:
- Una batería recargable de una determinada capacidad (mAh) y tensión nominal (V).
- Un circuito electrónico que controla el proceso de carga y descarga de la batería recargable, además de realizar otras importantes funciones como, por ejemplo, la protección frente a sobrevoltaje, sobredescarga, control de temperatura, etc.
Como veremos más adelante, la capacidad real de un power bank dependerá de la calidad de ambos componentes.
Capacidad y tensión nominal de la batería
La batería de un power bank está compuesta por celdas de iones de litio (Li-Ion) o de polímero de litio (LiPo).
Normalmente, se utilizan celdas con una tensión nominal de 3,7 voltios (V) y una capacidad que varía desde 1500 a 5000 miliamperios-hora (mAh). No obstante, también podemos encontrar en el mercado celdas con otras tensiones, por ejemplo: 3,6V, 3,8V o 3,85V.
Además, esta batería puede estar constituida por una única celda o por varias celdas conectadas entre sí:
Así que, a partir de ahora, cuando veas anunciada la capacidad de un power bank ¡recuerda que se refiere a la capacidad de su batería interna!
Tensión del puerto USB de salida
Ya hemos visto que un power bank está compuesto por una batería interna de una determinada capacidad (mAh) y tensión nominal (V) que, por lo general, suele ser de 3,7 voltios (V).
Sin embargo, cuando se carga un dispositivo con un power bank debemos saber que el puerto de salida USB de cualquier power bank trabaja a una tensión estándar de 5V.
Incluso esta tensión puede ser mayor (9, 12 o 20V) si, tanto el dispositivo conectado como el power bank, son compatibles con protocolos de carga rápida como, por ejemplo, Quick Charge (QC) o Power Delivery (PD).
Esta diferencia entre la tensión de la batería y la tensión de salida del power bank, es la razón por la cual la capacidad de un power bank en su puerto de salida USB es distinta de la capacidad indicada en su batería interna.
Por ejemplo, un power bank de 10000mAh (a 3,7V) tendría una capacidad de 7400mAh en su puerto de salida USB a una tensión de carga de 5V.
Resumen
En esta sección hemos visto que:
- Un power bank se compone de una batería interna (formada por una o varias celdas de Li-Ion o Lipo) y un circuito electrónico.
- La capacidad anunciada en un power bank corresponde a la capacidad de su batería interna y es distinta de la capacidad disponible en el puerto de salida.
Cómo calcular la capacidad real de una batería externa
A continuación, vamos a ver un método paso a paso para calcular la capacidad real de una batería externa (o power bank) para cualquier tensión de carga (tensión del puerto de salida).
Además, para asimilar mejor los conceptos teóricos, se acompañará cada sección de un ejemplo práctico en el que se utilizan los datos reales de una batería externa de 10000 mAh de capacidad de la marca Ugreen (modelo PB178):
En concreto, los datos que nos interesa conocer de este modelo son la capacidad (mAh) y tensión (V) de su batería:
- Battery Capacity: 10000mAh 3.85V
Más adelante, también explicaremos qué significa el dato Rated Capacity que algunos fabricantes están comenzando a añadir en las especificaciones del power bank.
Energía almacenada
Como sabemos un power bank es un dispositivo electrónico que almacena energía en una batería interna para, posteriormente, transferirla a la batería de otros dispositivos.
Esta energía se mide en vatios-hora (Wh) y se calcula multiplicando la capacidad (mAh) por la tensión nominal (V) de su batería interna:
Energía almacenada (Wh) = [Capacidad batería (mAh) x Tensión nominal batería (V)] / 1000
La batería externa de la imagen tenía una batería de 10000 mAh de capacidad y una tensión nominal de 3,85 V. Para saber cuánta energía almacena aplicamos la fórmula anterior:
Energía almacenada Power bank = 10000 mAh x 3,85V = 38500 mWh / 1000 = 38,5 Wh
Vemos que nuestra batería externa almacena 38,5 vatios-hora (Wh) de energía que podremos utilizar para recargar la batería de otros dispositivos.
Conversión de voltaje
Durante el proceso de carga de un dispositivo, el circuito electrónico de un power bank eleva la tensión nominal de la batería (p. ej. 3,7V) a la tensión del puerto de salida USB (5V por defecto).
Si suponemos que la conversión de voltaje (de 3,7V a 5V) fuese un proceso ideal, es decir, sin pérdidas energéticas, toda la energía almacenada en la batería del power bank se debería transferir completamente a su puerto de salida USB.
Por lo tanto, podemos definir la siguiente igualdad:
Energía almacenada Power bank = Energía de salida Power bank
Vamos a descomponer esta ecuación en términos de capacidad y tensión:
Capacidad batería (mAh) x Tensión nominal batería (V) = Capacidad de salida (mAh) x Tensión de carga (V)
De la ecuación anterior conocemos todas las variables excepto la capacidad en el puerto de salida.
Si despejamos esta variable obtenemos una primera aproximación para conocer la capacidad real en el puerto de salida de un power bank según la tensión a la que se realice la carga del dispositivo (siendo 5V la tensión estándar):
Capacidad de salida (mAh) = [ Capacidad batería (mAh) x Tensión nominal batería (V) ] / Tensión de carga (V)
Si aplicamos esta fórmula con los datos de nuestro power bank (10000 mAh y 3,85 V) obtendríamos una capacidad de 7700 mAh en el puerto de salida a una tensión de carga de 5V:
Capacidad de salida = (10000 mAh x 3,85 V) / 5 V = 7700 mAh
Además, podemos comprobar que, aunque las capacidades sean distintas (10000mAh y 7700mAh), la energía sigue siendo la misma en la entrada (batería) y salida (puerto USB) del power bank ya que hemos considerado que el proceso de conversión de voltaje durante la carga de un dispositivo es ideal (sin pérdidas energéticas):
10000 mAh x 3,85 V = 38500 mWh = 7700 mAh x 5 V
Eficiencia energética
Hasta ahora hemos calculado la capacidad real de un power bank en su puerto de salida considerando que es capaz de suministrar el 100% de la energía almacenada en su batería.
Sin embargo, lamentamos decirte que la fórmula definida en la sección anterior en la vida real nunca se cumple:
Energía almacenada Power bank ≠ Energía de salida Power bank ¡ERROR!
La energía en el puerto de salida de un power bank SIEMPRE va a ser menor que su energía almacenada y la cantidad suministrada dependerá de la calidad de sus 2 componentes:
Podemos definir la eficiencia energética en la descarga de un power bank como la relación existente entre la energía suministrada en su puerto de salida USB y la energía almacenada en su batería:
Eficiencia energética Power bank (%) = 100 x (Energía de salida / Energía almacenada)
Debe de quedar claro que la eficiencia energética de un power bank nunca será del 100%:
Aunque compremos un power bank nuevo y su batería se encuentre en perfecto estado, siempre existirá una pérdida energética debido al proceso de conversión de voltaje que realiza el circuito electrónico del power bank para poder cargar un dispositivo.
Esta pérdida energética será mayor o menor dependiendo de la calidad del circuito electrónico.
En el Ejemplo 2 calculamos la capacidad real de un power bank suponiendo que el proceso de conversión de voltaje (de 3,85 a 5 V) era ideal, es decir, se producía sin pérdida de energía.
En consecuencia, el power bank suministraba el 100% de su energía almacenada:
Eficiencia energética (ideal) = Energía de salida / Energía almacenada = 38480 mWh / 38480 mWh = 1 x 100 = 100%
Sin embargo, ya sabemos que, realmente, durante el proceso de conversión de voltaje se pierde parte de la energía almacenada, por lo tanto, la eficiencia siempre será inferior al 100%.
Para calcular la eficiencia energética real de nuestra batería externa, vamos a suponer que hemos medido la energía obtenida en su puerto de salida:
Eficiencia energética (real) = 28875 mWh / 38500 mWh = 0,75 x 100 = 75%
Como podemos ver, el power bank ha sido capaz de suministrar el 75% (28875 mWh) de la energía total almacenada en su batería (38500 mWh) mientras que el 25% restante (38500 – 28875 = 9625 mWh) se ha perdido en forma de calor.
Energía útil y capacidad real
Una vez conocemos el concepto de eficiencia energética en un batería externa, ya estamos preparados para calcular la energía y capacidad que tendrá en su puerto de salida USB.
Partiendo de la fórmula de la Eficiencia energética, llevamos la variable Energía almacenada al otro lado de la ecuación y, de esta manera, obtenemos la energía disponible en el puerto de salida del power bank:
Eficiencia energética Power bank = Energía de salida / Energía almacenada
Energía de salida (útil) = Eficiencia energética x Energía almacenada
La energía calculada en esta fórmula es la energía útil del power bank, es decir, aquella que tendremos disponible para utilizar en la recarga de nuestros dispositivos.
Si analizamos esta fórmula, el único dato que desconocemos es la eficiencia energética del power bank.
Este dato lo debemos establecer nosotros y, te preguntarás, ¿Qué valor debo poner?
Basado en nuestra experiencia, tras analizar una gran cantidad de modelos, recomendamos utilizar una eficiencia del 85% (0,85):
Hay power banks que tienen una eficiencia superior al 90% al igual que también los hay que la tienen por debajo del 80%, pero si nuestro power bank es de una calidad lo suficientemente buena, su eficiencia en la descarga estará en torno al 85%*.
*Aclarar que esta eficiencia podría reducirse ligeramente cuando trabajamos con protocolos de carga rápida.
Ya hemos visto cómo calcular la energía útil de un power bank, si queremos saber cuál es su capacidad real en el puerto de salida para una determinada tensión de carga, simplemente tenemos que expresar la ecuación anterior en términos de capacidad y tensión:
Energía de salida = Eficiencia x Energía almacenada
Capacidad de salida (mAh) x Tensión de carga (V) = Eficiencia x Capacidad batería (mAh) x Tensión nominal batería (V)
A continuación, despejamos nuestra incógnita que sería la capacidad real en el puerto de salida y, finalmente, obtenemos la fórmula general:
Capacidad de salida (mAh) = Eficiencia x [Capacidad batería (mAh) x Tensión batería (V)] / Tensión de carga (V)
Esta es fórmula es válida para cualquier tensión de carga si, por ejemplo, queremos calcular la capacidad real en el puerto de salida de un power bank para una tensión de carga de 5V aplicaríamos la siguiente fórmula:
Capacidad real (5V) = 0,85 x [Capacidad batería (mAh) x Tensión batería (V)] / 5V
En el caso que se indique la capacidad del power bank en términos energéticos (vatios-hora Wh) puedes usar la fórmula de la siguiente manera:
Capacidad real (5V) = (0,85 x Energía almacenada (Wh) / 5V) x 1000
Finalmente vamos aplicar estas fórmulas con nuestro power bank:
Recordamos que este modelo tiene una batería interna de 10000 mAh de capacidad y 3,85V de tensión y queremos saber cuál es su energía útil y su capacidad en el puerto de salida para una tensión de carga estándar de 5V.
Vamos a empezar calculando la energía útil del power bank suponiendo que tiene una eficiencia energética del 85%:
Energía útil = Eficiencia x Energía almacenada = 0,85 x (10000 mAh x 3,85 V) = 32725 mWh / 1000 = 32,725 Wh
Este power bank almacena una energía de 38,5 vatios-hora (Wh) y es capaz de suministrar el 85% de esa energía, por lo tanto, su energía útil es de 32725 mWh o 32,725 Wh.
Si queremos saber cuál es la capacidad en el puerto de salida para una tensión de 5V:
Capacidad real (5V) = 0,85 x (10000 mAh x 3,85V) / 5V = 32725 mWh / 5V = 6545 mAh
Como podemos ver este power bank de 10000 mAh tiene una capacidad de 6545 mAh en su puerto de salida para una tensión de 5V.
Además, comprobamos que no coincide la energía almacenada en el power bank (38500 mWh) con la energía suministrada en el puerto de salida (32725 mWh) porque parte de ella se pierde en forma de calor:
10000 mAh x 3,85V = 38500 mWh ≠ 32725 mWh = 6545 mAh x 5V
La energía restante (38500 – 32725 = 5775 mWh) se ha perdido durante el proceso de conversión de voltaje (de 3,85V a 5V).
Resumen
En esta sección hemos aprendido:
- Que la energía en el puerto de salida de un power bank se conoce como energía útil y SIEMPRE va a ser menor que la energía almacenada en su batería.
- Que la energía útil de un power bank dependerá de la calidad de sus componentes (estado de la batería y eficiencia del circuito electrónico).
- Que la eficiencia energética de un power bank es la relación existente entre la energía suministrada en su puerto de salida y la energía almacenada en su batería.
- A calcular de forma teórica la energía útil y la capacidad real en el puerto de salida de un power bank conociendo sus especificaciones y suponiendo una eficiencia energética del 85% cuando se descarga su batería completamente.
Fórmulas:
- Energía almacenada (Wh) = [Capacidad batería (mAh) x Tensión batería (V)] / 1000
- Eficiencia energética (%) = [Energía de salida (Wh) / Energía almacenada (Wh)] x 100
- Energía de salida o útil (Wh) = Energía almacenada (Wh) x 0,85
- Capacidad de salida o real (mAh) = [Energía de salida (Wh) / Tensión de carga (V)] x 1000
Ejemplo de uso:
Aplicamos las fórmulas con los datos del power bank utilizado como ejemplo en esta sección suponiendo que tiene una eficiencia energética del 85%:
Datos del power bank Ugreen:
- Batería interna de 10000mAh de capacidad y tensión nominal de 3,85V.
- Eficiencia energética en la descarga del 85%.
Resultado:
- Energía almacenada (Wh) = (10000mAh x 3,85V) / 1000 = 38,5 Wh
- Energía útil (Wh) = 38,5Wh x 0,85 = 32,725 Wh
- Capacidad real a 5V (mAh) = (32,725 Wh / 5V) x 1000 = 6545 mAh
Cómo medir la capacidad real de una batería externa
Hasta ahora hemos visto unas fórmulas que nos permiten conocer cuál sería la energía útil y la capacidad real de cualquier power bank antes de comprarlo.
Estas fórmulas parten de la suposición que un power bank genérico tiene una eficiencia energética del 85% cuando se descarga completamente.
Sin embargo, como veremos a continuación, la eficiencia energética puede variar de un power bank a otro.
Comparación de datos reales vs teóricos
Si ya hemos comprado un power bank y queremos conocer su capacidad real, energía útil y eficiencia energética, sería necesario descargarlo completamente (de 100% a 0%) conectando a un puerto USB de salida una carga electrónica a una tensión (V) e intensidad (A) constante y un multímetro para medir la energía total suministrada.
Vamos a descargar nuestra batería externa de Ugreen con una carga electrónica de 10W (5V/2A) y comparar los datos obtenidos por el multímetro con los resultados de las fórmulas expuestas en la sección anterior:
Test de descarga | Energía almacenada | Energía de salida (útil) | Eficiencia | Capacidad de salida |
10W (5V-2A) | 38,5 Wh | 35 Wh | 90,78% | 6769 mAh |
Teórico (fórmulas) | 38,5 Wh | 32,725 Wh | 85% | 6545 mAh |
Observamos que los datos reales y teóricos son bastante similares e incluso para este modelo se obtienen mejores resultados de lo previsto por las fórmulas.
En conclusión:
Para el cálculo teórico de la energía útil y capacidad real de un power bank podemos utilizar otro valor de eficiencia energética, por ejemplo 80% o 90%, no obstante, consideramos que un 85% es un valor promedio válido para cualquier power bank que sea de buena calidad.
Conclusiones
Antes de comprar un power bank:
- Se puede estimar la energía útil y la capacidad real conociendo únicamente sus especificaciones y estableciendo una eficiencia energética teórica del 85%.
- Una vez conocida la energía útil del power bank podemos estimar el número de cargas que podría realizar en un móvil.
Cómo calcular el número de cargas de una batería externa
Para calcular el número de cargas que una batería externa Power bank puede realizar en un dispositivo necesitamos conocer:
Una vez conocemos estos datos simplemente debemos aplicar la siguiente fórmula para obtener el número de cargas:
Número de cargas = Energía útil Power bank / Energía recarga Dispositivo
Recordamos que se trata de una fórmula general, válida para aplicar con cualquier dispositivo que pueda recargarse con un power bank (móvil, tablet, smartwatch…).
Por otro lado, su resultado, lógicamente, no es 100% preciso pero nos sirve para tener una idea de cuántas cargas aproximadas puede ofrecer el power bank que estemos pensando en comprar para cargar nuestro dispositivo.
Ejemplo: ¿Cuántas cargas son 10000 mAh?
A continuación, vamos a estimar el número de cargas que tendríamos en nuestro móvil Bq Aquaris X2 Pro, que cuenta con una batería de 3100mAh, suponiendo que queremos comprar el power bank de 10000 mAh de Ugreen.
Posteriormente, compararemos el resultado con los datos reales obtenidos de las mediciones una vez hemos comprado el power bank.
La fórmula para estimar el número de cargas en el móvil Bq Aquaris X2 Pro utilizando el power bank de Ugreen es la siguiente:
Número de cargas = Energía útil Power bank / Energía recarga Smartphone
En la tabla siguiente se muestran las especificaciones de ambos dispositivos:
Especificaciones | Power bank Ugreen PB178 | Smartphone Bq Aquaris X2 Pro |
Capacidad batería | 10000 mAh | 3100 mAh |
Voltaje batería | 3,85V | 3,85V |
Energía almacenada | 38500 mWh = 38,5 Wh | 11935 mWh ~ 12 Wh |
Vamos a calcular la energía útil del power bank de Ugreen suponiendo es capaz de suministrar el 85% (0,85) de su energía almacenada (38,5 Wh):
Energía útil Power bank = 10000 mAh x 3,85 V x 0,85 = 32725 mWh ~ 33 Wh
A continuación, calculamos cuánta energía necesitaría nuestro móvil para recargar su batería suponiendo que el proceso de recarga (cable, conversión de voltaje…) tiene una eficiencia del 85% (0,85):
Energía recarga Smartphone = (3100 mAh x 3,85 V) / 0,85 = 14041 mWh ~ 14 Wh
Vemos que la batería del Bq Aquaris X2 Pro necesita recibir aproximadamente 2000 mWh extra de energía (14000 – 12000 mWh) para recargar completamente su capacidad de 12 Wh.
Finalmente, calculamos el número de cargas estimado:
Número de cargas = 33 Wh / 14 Wh = 2,36 cargas
Por lo tanto, sabemos que si compramos el power bank de Ugreen de 10000 mAh de capacidad tendríamos para 2 cargas completas (de 0% a 100%) en nuestro móvil Bq Aquaris X2 Pro y, además, seguiríamos teniendo energía para una tercera carga parcial (de 0% a 36%).
Para el cálculo anterior hemos visto que se ha utilizado una eficiencia del 85% tanto para la descarga del power bank como para la recarga del dispositivo.
Mientras que la eficiencia energética en la recarga del dispositivo se puede comprobar si se tiene el equipo de medición necesario, desconocemos la eficiencia en la descarga de un power bank antes de comprarlo.
Por esta razón, decimos que el número de cargas calculado es un dato orientativo pero suficientemente válido para cualquier persona que esté interesado en comprar un power bank y quiera tener una idea aproximada del número de cargas que tendría en su dispositivo sin cometer el error de dividir la capacidad del power bank entre la capacidad del dispositivo:
Número de cargas = 10000 / 3100 = 3,22
No obstante, para los lectores más curiosos, vamos a comprobar el número de cargas reales que tendríamos en el móvil una vez comprado el power bank de Ugreen.
Resultados de la medición y validación de datos
En las siguientes tablas se muestran los resultados obtenidos de las pruebas de recarga del móvil y descarga de la batería externa tanto para carga estándar (la carga habitual para cualquier dispositivo con puerto de carga USB) como para carga rápida Quick Charge 3.0 y Power Delivery (este móvil es compatible con ambos protocolos).
Además se comprueba que la eficiencia media obtenida en ambas pruebas difiere del 85% establecido en las fórmulas teóricas.
Smartphone Bq Aquaris X2 Pro
Tipo de recarga | Cable de carga* | Energía almacenada | Energía de recarga | Eficiencia |
Estándar (5V) | USB-A a USB-C | 11,94 Wh | 14,63 Wh | 81,61 % |
Quick Charge 3.0 | USB-A a USB-C | 11,94 Wh | 15,20 Wh | 78,55% |
Power Delivery | USB-C a USB-C | 11,94 Wh | 14,70 Wh | 81,22 % |
Promedio | 11,94 Wh | 14,84 Wh | 80,46 %* |
- Observamos que este móvil tiene una eficiencia media en la recarga del 80% con un suministro de energía requerido de 15 Wh aproximadamente.
- Para la medición de la energía de recarga del dispositivo se tiene en cuenta el cable de carga.
Power bank Ugreen 10000mAh PB178
Tipo de descarga | Puerto USB | Carga electrónica* | Energía almacenada | Energía de salida (útil) | Eficiencia |
Estándar (5V) | USB-A | 10W | 38,5 Wh | 34,95 Wh | 90,78 % |
Quick Charge 3.0 | USB-A | 14W | 38,5 Wh | 34,04 Wh | 88,42 % |
Power Delivery | USB-C | 14W | 38,5 Wh | 34,05 Wh | 88,44% |
Promedio | 38,5 Wh | 34,35 Wh | 89,22 %* |
- Observamos que este modelo es capaz de suministrar más energía (90%) de la que establecimos para el cálculo teórico (85%).
- Para medir la energía que puede suministrar la batería externa por su puerto USB de salida se realiza una descarga completa conectando una carga electrónica a una potencia constante. Teniendo en cuenta la potencia de carga de un móvil realizamos nuestras pruebas con 10 y 14W para carga estándar y rápida respectivamente.
Con estos datos calculamos el número de cargas reales aplicando la fórmula expuesta anteriormente:
Tipo de carga | Energía útil Power bank | Energía de recarga Smartphone | Nº de cargas |
Estándar (5V) | 34,95 Wh | 14,63 Wh | 2,39 |
Quick Charge 3.0 | 34,04 Wh | 15,20 Wh | 2,24 |
Power Delivery | 34,05 Wh | 14,70 Wh | 2,32 |
Promedio | 34,35 Wh | 14,84 Wh | 2,31 |