Instalación y configuración de Computadores y Periféricos
Escuela Técnica de Ingeniería Informática de Gijón
3º Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas

Análisis de distintas configuraciones de energía en equipos portátiles

Autores: Álvaro Galán González , Jorge Arias Cadierno , Fernando Palacios Bejega



Fecha: 18 de mayo de 2009

Índice

1. Objetivos

2. Introducción teórica

2.1. Principios de funcionamiento de las baterías de un portátil

2.2. Tipos de baterías

2.3. Planes de energía de los operativos empleados

3. Configuración de partida

4. Desarrollo de las pruebas

4.1. Pasos generales a seguir

4.2. Windows XP

4.3. Windows Vista

5. Conclusiones y recomendaciones de uso

5.1. Conclusiones

5.2. Recomendaciones de uso

6. Enlaces interesantes

7. Licencia





1. Objetivos

El cometido principal de este trabajo es analizar las distintas configuraciones que un sistema operativo ofrece sobre un portátil en cuanto a la duración de la batería se refiere. De esta manera, al intentar maximizar la duración de la misma, no sólo satisfacemos los deseos del usuario individual que demanda no tener que enchufar su ordenador portátil a razón de cortos intervalos de tiempo, sino también enlazamos con el concepto de la eficiencia energética. Es decir, intentar no desaprovechar la energía, el recurso más valioso de nuestro planeta.

De cara a poder establecer una comparativa con fundamento, emplearemos dos equipos diferentes. De esta manera, podremos extraer conclusiones más o menos generales.

Por otro lado, también pretendemos responder a la cuestión de si el empleo de un operativo u otro redunda sobra la duración de la batería del equipo. Por ende, intentaremos establecer si realmente hay incidencia en el rendimiento energético por el hecho de emplear un operativo u otro. De ser así, estaríamos en condiciones de afirmar que un operativo introduce mayor sobrecarga energética que otro. En este sentido, estimamos conveniente incluir en el estudio los tres operativos mayoritarios en la actualidad: XP y Vista del fabricante Microsoft y una versión Linux; en este caso, por tratarse de una versión libre, completa y muy difundida, emplearemos la distribución Ubuntu.







2. Introducción teórica

En este apartado realizaremos un breve repaso teórico sobre los principios básicos sobre los que descansa el funcionamiento de las baterías de nuestros equipos portátiles. Además, una vez hecho este primer acercamiento genérico, presentaremos los diversos tipos de baterías existentes en el mercado.



2.1. Principios de funcionamiento de las baterías de un portátil

Inicialmente se hará un acercamiento a través de una breve introducción teórica a los principios de funcionamiento de las baterías en general, para pasar posteriormente a tratar más a fondo las de los portátiles.

Así, lo primero que debemos realizar es definir de forma nítida el concepto de batería. En este sentido, se entiende por tal al dispositivo que almacena energía eléctrica usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario, es decir, un generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente mediante lo que se denomina proceso de carga.

Por otro lado, el funcionamiento de un acumulador está basado esencialmente en algún tipo de proceso reversible, es decir, un proceso cuyos componentes no resulten consumidos ni se pierdan, sino que meramente se transformen en otros, que a su vez puedan retornar al estado primero en las circunstancias adecuadas. Estas circunstancias son, en el caso de los acumuladores, el cierre del circuito externo, durante el proceso de descarga, y la aplicación de una corriente, igualmente externa, durante el de carga.



2.2 Tipos de baterías

Si bien es cierto que existen diferentes modelos de baterías empleadas en todo tipo de objetos de uso cotidiano, en este apartado nos centraremos en tres de ellas, en concreto, aquellas que normalmente incorporan los portátiles en la actualidad o aquellas usadas en su día. Estas son:

Es importante señalar que las baterías de litio o más comúnmente conocidas como Li-ion utilizadas en la actualidad no fueron introducidas hasta los años noventa, ya que previamente se empleaban las de níquel-cadmio y las de hídrico de níquel.

A continuación se muestran unas imágenes comparativas del tamaño y forma de algunas de las baterías utilizadas en los portátiles.









2.3 Planes de energía de los operativos empleados



En este punto del documento, creemos conveniente comentar que el análisis siguiente se circunscribe exclusivamente a los operativos de la casa Microsoft que pretendemos incluir en el análisis: XP y Vista. La razón de proceder de esta manera se halla en que finalmente no introduciremos al operativo Ubuntu en la comparativa, dada la imposibilidad de encontrar una herramienta multiplataforma que nos sirviese para obtener medidas contrastables en los tres sistemas operativos. Por tanto, con el objetivo de huir de resultados numéricos engañosos y difícilmente comparables, optamos por centrar nuestro estudio sobre los operativos de Microsoft.

Así las cosas, a continuación vamos a comentar qué distintas combinaciones de energía tienen los operativos empleados. Al margen de dichos planes, también resulta factible dejar a nuestro equipo en estado suspendido o bien hibernando cuando no vayamos a emplear el ordenador en un periodo relativamente largo pero no deseemos apagarlo por completo, cualquiera sea la razón. Se trata de dos opciones diferentes, pues el sistema en estado suspendido desactiva tanto el monitor como el disco duro y todo el equipo pasa a un estado de bajo consumo. Además, permite retomar lo que se esté haciendo justo donde se había dejado. Sin embargo, posee una limitación decisiva: cuando suspendemos un equipo la información no guardada en disco se queda en memoria principal. Alternativamente, la opción de hibernar el equipo consiste en alojar en una parte específica del disco duro una imagen del estado actual del sistema. De esta forma, el equipo se cerraría en su práctica totalidad. Por otra parte, debemos dejar constancia que regresar al punto donde lo habíamos dejado es una tarea más costosa si el sistema viene de hibernar que de suspendido, precisamente por la necesidad de guardar y restaurar la información de disco.

a) Windows XP SP2


En Windows XP tenemos disponibles hasta seis combinaciones de energía. Evidentemente, cada una de ellas resulta adecuada para un tipo de uso del ordenador u otro. Es decir, si vamos a emplear el PC para descargarnos una película mientras estamos dando una vuelta sería inteligente emplear un plan de energía distinto a si estamos echando una partida a un videojuego que exige el máximo al hardware de la máquina. En este sentido, debemos tener presente que un mayor o menor gasto de energía se debe fundamentalmente al uso de la pantalla y del disco duro. Por ejemplo, podríamos hacer que el disco duro deje de girar cuando no se está empleando activamente o simplemente apagar la pantalla si no vamos a estar atendiendo al PC mientras este está trabajando.

Una vez comentado lo anterior, estamos en disposición de llevar a cabo un repaso sobre las características principales de cada combinación de energía seleccionable. Debemos tener en cuenta que estas combinaciones jugarán con los parámetros en base a las dos razones principales de consumo del PC ya comentadas anteriormente: la pantalla y los discos duros. Para poder seleccionar entre una combinación u otra nos basta con abrir el cuadro de diálogo Opciones de energía del Panel de control:




Sin más dilación, incluimos el listado con la captura de pantalla ilustrativa correspondiente.


Tal y como resulta razonable, también podemos seleccionar estos parámetros a nuestro antojo, es decir, crear un plan de energía personalizado. Esta tarea la realizaremos sobre Vista, pues provee por defecto más herramientas de configuración que XP.

b) Windows Vista Home Premium SP1

Con la aparición de Windows Vista las distintas configuraciones de energía que podemos aplicar a la batería pasan a tener una importancia mayor y se crea lo que se conoce como “planes de energía”, que no deja de ser un cambio de nomenclatura, pero que implica disponer de más herramientas de configuración.

Un plan de energía es un conjunto de valores de configuración de hardware y del sistema que administran el modo en que el equipo hace uso de la energía disponible. Windows Vista tiene creados por defecto tres planes de energía que son los que se consideran suficientes para la mayor de parte de los usuarios. No obstante, como en XP, si lo deseamos podemos crear nuevos planes de energía personalizados según nuestras necesidades. Además, en nuestro caso, el fabricante del equipo (Asus) provee cuatro planes adicionales específicamente diseñados. En nuestro caso, como ejemplo práctico, someteremos a examen los tres planes de energía que por defecto hay creados junto con los del fabricante y uno nuevo que diseñemos para ilustrar qué parámetros hay que definir a la hora de crear un plan de energía.

En primer lugar detallaremos los planes que hay por defecto:

Comentemos, asimismo, los planes que proporciona el fabricante:

Una vez que ya sabemos las características más generales de los planes de energía que por defecto hay creados pasamos a hablar de los que nosotros podemos crear y personalizar. En primer lugar debemos saber qué valores de configuración podemos manipular, que son muy variados ya que van desde los más simples como por ejemplo el brillo que debe tener la pantalla hasta algunos más complejos como puede ser el tipo de ahorro energético que se debe hacer en una búsqueda e indexación.

A continuación detallaremos la creación y configuración de un plan personalizado para luego someterlo a examen con las mismas herramientas que los restantes planes de energía. Nuestra intención es crear un plan de energía que sea capaz de ahorrar más batería que el resto, a este plan lo llamaremos plan ICCP. Los pasos para su creación son los siguientes:

Una vez hecho todo lo comentado anteriormente ya tendremos listo nuestro plan ICCP para someterlo a estudio.








3. Configuración de partida

A continuación se especificarán aquellos valores y configuraciones empleadas como punto de partida, esto es, un análisis de las características (principalmente hardware) de los equipos portátiles utilizados en la realización de los tests. Así, mostraremos una comparativa detallada de los diferentes elementos soportados por los computadores de prueba.

En este apartado hemos utilizado un programa auxiliar (System Information for Windows) para obtener con facilidad los parámetros de ambos equipos. Este software se puede descargar (de forma gratuita) en el siguiente enlace:



Seguidamente se muestran algunas de las capturas de pantalla realizadas con dicha herramienta a modo de ejemplo, puesto que permite obtener información acerca de cualquier parámetro que se nos ocurra; que queremos consultar el grado de desgaste de un disipador, pues se consulta. Por tanto, sólo incluiremos las capturas más destacadas para cada PC empleado:

Datos PC 1

















Datos PC 2

















A modo de resumen, la comparativa (a nivel principalmente hardware) entre ambos equipos queda reflejada en la siguiente tabla. Ahora ya sabemos a ciencia cierta las características específicas de cada uno de los elementos que intervienen en los test y, en consecuencia, podemos asegurar que las pruebas serán lo más fiables que resulte factible:



Las siguientes figuras muestran las características de las baterías de ambos equipos cargadas por completo. Como se puede apreciar la batería del primer equipo ha perdido un 25.6% de su capacidad total debido a un uso prolongado y, quizás, irresponsable. Para mitigar dicha bajada de rendimiento y almacenamiento se aconseja utilizar los trucos enunciados en el apartado 5.2.



Por el contrario, la batería del segundo de los portátiles empleados en los experimentos tenía su capacidad al completo debido al poco uso del computador así como al hecho de ser más actual:









4. Desarrollo de las pruebas



4.1 Pasos generales a seguir



A fin de asegurar que los test sean lo más completos posible, hemos decidido instalar ambos sistemas operativos en los dos computadores.

Software empleado

Para llevar a cabo el estudio es conveniente utilizar un programa que calcule los tiempos de vida de la batería. En nuestro caso, después de probar varios de estos programas nos decantamos por utilizar el BatteryBar Pro v3.1, que es un pequeño programa que muestra el porcentaje de batería que te queda, y durante cuánto tiempo te va a durar. Incluye diferentes iconos para los distintos estados de la batería: cargando, descargando, batería baja, etc.



Una vez instalado el programa nos saldrá un pequeño icono en la parte inferior derecha de la pantalla. Si pulsamos sobre él con el botón izquierdo del ratón nos muestra dos informaciones distintas, por un lado el porcentaje de carga de la batería y por otro, una estimación sobre el tiempo de duración de la misma.



Pulsando sobre el icono con el botón derecho se despliega un menú con varias opciones. Podremos elegir entre las distintas configuraciones del equipo para ahorrar batería y además aparece una pestaña titulada opciones en la que se pueden configurar distintos parámetros relativos a las estadísticas y a los avisos.





Además si mantenemos el puntero del ratón sobre el icono de la aplicación se despliega una pantalla automáticamente en la que nos muestra información acerca de la batería con datos exactos expresados en megawatios-hora (mWh).



Formas de uso

Por otra parte, si alguien se está preguntando cómo podemos afirmar que nuestros resultados son fiables, este es el momento de explicarlo. La idea consiste en emplear dos tipos de uso comunes para los dos ordenadores, de forma que uno de ellos sea muy exigente con la batería (Uso1) y el otro poco (Uso2). En otras palabras, estamos simulando un uso exhaustivo del ordenador y otro mucho más ligero. De esta forma, podremos aconsejar al usuario sobre qué tipo de configuración escoger en virtud del tipo de aplicación que le desea dar al PC. En este punto, también hay que tener en cuenta, obviamente, las prestaciones que provee cada configuración. Por ello, instamos al lector a no dejarse embaucar por los resultados de las tablas sin reflexionar sobre este punto. Es decir, que si queremos ejecutar un juego potente durante un tiempo que cae dentro de la duración estimada de la batería y esta configuración no es apropiada para usos intensivos de la máquina, el resultado será que el usuario podría jugar pero las condiciones del juego serían de menor calidad que con un plan diseñado específicamente para este tipo de situaciones.

Presentemos de forma rigurosa qué hemos tomado como usos representativos:

Obtención de tiempos

Una vez explicados los usos empleados y las distintas opciones que ofrece el programa auxiliar del que nos valimos, podemos proceder a realizar la medida de tiempos. Para ello, debe tenerse en mente que la metodología seguida es muy simple: utilizar el BatteryBar y, teniendo previamente la batería cargada al 100% y el ordenador puesto en el uso que corresponda, se irán seleccionando una a una las distintas opciones de energía esperando hasta que la batería se descarge a la mitad. Una vez llegado a este punto, se tomarán los datos correspondientes y se conectará el cable adaptador de corriente para volver a cargar la batería. El resultado se obtendrá sin más que multiplicar los minutos medidos por la constante numérica dos. Para ayudarnos en la toma de tiempos empleamos el siguiente cronómetro construido sobre un applet vía web.



4.2 Windows XP



A continuación, se presentan las tablas obtenidas para ambos ordenadores en los dos usos planificados:

4.3 Windows Vista

Reiteramos el proceso seguido en el apartado anterior, pero ahora sobre Windows Vista. En este sentido, se recurda al lector que hemos creado un plan personalizado etiquetado como "Plan ICCP", de forma que podemos contrastar los resultados del resto de planes de configuración con el nuestro particular.







5. Conclusiones y recomendaciones de uso



5.1 Conclusiones


A continuación pasaremos a comentar las diferentes conclusiones extraídas a raíz de la elaboración de los tests cuyos resultados pueden consultarse en las tablas y gráficos del apartado precedente.

De forma general, podemos afirmar, dado que nuestras pruebas están dotadas de un marcado carácter riguroso, que el operativo Vista tiene un índice de consumo mayor que el XP. Ahora bien, para plantearnos el por qué de esta realidad constatada feacientemente con los dos casos de uso del computador que hemos planteado, debemos tener en cuenta que Vista es un sistema más sofisticado y complejo que XP. Las implicaciones de lo anterior no son todas positivas, puesto que, como se puede apreciar, el operativo acaba por consumir más energía que en su versión anterior.

En esta línea, debe tenerse en cuenta que los dos usos que hemos planificado de forma teórica vienen a emular de forma representativa el empleo que un usuario puede realizar: por un lado exigir una gran demanda de recursos hardware del sistema (juegos, películas, programas de edición 3D...) y, por otro, un uso estándar de ciertos programas básicos a los que puede emplear un usuario general.

Por otro lado, en cuanto a la comparación de equipos se refiere, ante los resultados presentados no queda otra que afirmar que el PC que menor consumo de energía precisa es el etiquetado como PC2. En efecto, se trata de un equipo más moderno que, como tal, implementa un sistema de gestión de la energía mediante mecanismos más sofisticados que el otro. Así, se incide sobre la cada vez más creciente tendencia hacia diseñar aparatos que optimicen el uso de la energía, enlazando con la corriente ideológica de la conservación del medio ambiente, pues a nadie se le escapa que un menor uso de energía implica una menor degradación del medio en el proceso de transformación de la misma.

Desde el punto de vista del usuario, con la confianza que otorga la experiencia, podemos afirmar lo siguiente:

Ahora bien, si bien lo comentado en el párrafo anterior puede considerarse cierto, debemos realizar las siguientes consideraciones:



5.2 Recomendaciones de uso


Para finalizar el documento, enumeraremos algunos consejos que pueden servir a nivel práctico para ahorrar energía al trabajar con un portátil, al mismo tiempo que nos ayudan a preservar e incluso alargar la vida de las baterías:









6. Enlaces interesantes

Si bien es cierto que a lo largo del documento hemos ido dejado enlaces, a continuación se presenta un listado de otros recursos web que se pueden consultar si se desea obtener más información acerca del tema tratado en este trabajo.

Las siguientes direcciones nos muestran diversos consejos para alargar la vida útil de la batería. Particularmente interesante resulta la primera de ellas, en la que podemos leer un comentario detallado acerca de diversos trucos hardware para un aprovechamiento máximo de la energía. El artículo en cuestión se halla más bien orientado hacia la eficiencia energética, aspecto que enlaza perfectamente con nuestra pretensión en este trabajo.

Por otro lado, la siguiente dirección se centra en analizar los distintos tipos de baterías, sopesando las ventajas e inconvenientes de cada una de las mismas.

El siguiente hipervínculo nos conduce a una web en la que podemos descargarnos una herramienta de ahorro de energía para los portátiles en los que tengamos instalado Windows Vista como operativo.

Para acabar, nos acordamos aunque sea mínimamente de los usuarios de operativos UNIX Así, no quisiéramos finalizar el documento sin al menos hacer referencia al proyecto LessWats, una comunidad de usuarios que comparten conocimientos, herramientas, trucos y consejos para realizar un uso eficiente de la energía en operativos UNIX. En los siguientes enlaces se tiene, por un lado, una explicación básica de qué es LessWats y os dejamos también el enlace a uno de sus trabajos más apasionantes: el powertop







7. Licencia



Creative Commons License
Este trabajo utiliza una Licencia Creative Commons.

Valid XHTML 1.0 Transitional
Este trabajo superó el test MarkUp Validation.