Clase 008: Fuentes en serie y en paralelo
Contenido teórico
Introducción
Hay situaciones en las que necesitamos una fuente de alimentación con características muy específicas. Debido a esto, se conectan varias fuentes de alimentación en diferentes configuraciones para conseguir la fuente que necesitamos para nuestro circuito eléctrico.
Configuración en serie
Colocar varias fuentes de voltaje en serie equivale a colocar una fuente cuyo voltaje es la suma de cada voltaje de las fuentes individuales y la capacidad de la fuente equivalente será igual a la menor capacidad de las fuentes:
La capacidad equivalente es igual a la capacidad mas pequeña de las fuentes individuales debido a que la intensidad que consume el circuito sale de todas las fuentes, por lo que la fuente con menor capacidad será la primera en quedarse sin batería y, por tanto, en ese momento ya no podrá seguir utilizándose esa fuente de alimentación (aunque las demás sigan teniendo batería)
Cuando utilizar la configuración en serie
Imagínate que vas a utilizar una bombilla que necesita 6V para poder iluminar correctamente (este dato lo proporciona el fabricante), y nosotros disponemos de pilas de 1V5. Para conseguir estos 6V, simplemente tendremos que colocar 4 pilas en serie para obtener los 6V que necesitamos:
Configuración en paralelo
Si conectamos dos o más baterías en paralelo, la capacidad resultante será la suma de las capacidades individuales de cada una de las baterías:
Puede que te estés preguntando por qué cuando varias fuentes se conectan en paralelo, la capacidad se suma. La respuesta es casi trivial:
Si recordamos, la capacidad de una batería es la cantidad de carga (la cantidad de Culombios) que una batería es capaz de aportar al circuito que está alimentando. Este dato se suele expresar como Amperios-Hora, es decir, la cantidad de Amperios que la batería es capaz de suministrar de forma constante durante una hora.
Imagina que 1 pila con capacidad 1Ah alimenta un circuito que necesita 1Amperio para funcionar correctamente. ¿Cuánto tardará la batería en descargarse? La respuesta es fácil: 1hora.
Ahora imagina que 2 pilas en paralelo, cada una de ellas con capacidad 1Ah, se conectan al mismo circuito que necesita 1A para funcionar correctamente:
Si nos fijamos en el nodo A, la corriente saliente será de 1A (pues es lo que necesita el circuito) y cada una de las ramas entrantes serán de 0.5A. Es fácil deducir que, en este caso, las pilas tardarán 2h en descargarse totalmente, por tanto, hemos duplicado su capacidad de 1Ah a 2Ah.
Podemos hacer el mismo ejemplo pero en vez de con dos pilas, con tres…
Hay que tener en cuenta que, si conectamos varias fuentes en paralelo, todas tienen que tener el mismo voltaje pues, de no ser así podríamos provocar daños irreparables en la fuente de alimentación.
Esto se debe a que, si ambos voltajes no son iguales, provocará una gran intensidad desde la fuente de mayor voltaje a la de menor voltaje (recordar de la entrada anterior que las baterías reales tienen una pequeña resistencia interna):
Si suponemos que el cable tiene una resistencia de 0Ω y que cada fuente tiene una resistencia interna de 10mΩ, podemos calcular la intensidad que circulará de una fuente a otra:
\[ I = frac{V_2-V_1}{R_{in_1}+R_{cable}+R_{in_2}=frac{2V-1V}{0.03Ω} \simeq 33.33A \]
Cuando utilizar la configuración en paralelo
La configuración en paralelo se utiliza siempre necesitemos una mayor capacidad en la batería de nuestro circuito electrónico. Es decir, se utiliza cuando queremos que nuestro circuito dure más tiempo sin necesidad de reemplazar o cargar las baterías.
Conclusión
Utilizar fuentes de alimentación con diferentes configuraciones es muy útil si queremos obtener una fuente de mayor voltaje o si queremos tener una batería más durarera.