Parte 28 · Clase 278 de 830

ARQ-278 · Climas cálidos, fríos, secos y húmedos

Parte 28 · Clase desarrollada · Incorporada en v0.17.0.

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-277, ARQ-271, ARQ-028, ARQ-267. Sin calendario. Casos, series y parámetros ficticios, salvo antecedentes atribuidos. No son mediciones de un edificio ni pronósticos. Revisión externa especializada pendiente.

Pregunta central

¿Cómo elegir preguntas de diseño para condiciones cálidas, frías, secas o húmedas sin convertir esas etiquetas en recetas, y por qué enfriar aire no siempre significa reducir su contenido de energía o de agua?

Resultado y continuidad

Las clases anteriores estudiaron sol, aire, capacidad y envolvente. Ahora relacionaremos temperatura y humedad mediante PSI-AIRE-01/02, dos estados ficticios a igual temperatura seca. Derivarás razón de humedad y un balance entálpico aproximado, detectarás una salida físicamente incompatible y organizarás estrategias según mecanismo y condiciones. No se evalúan riesgos de salud ni se prescribe un sistema de climatización.

1. Cuatro adjetivos no describen un año

«Cálido» puede referirse a una máxima, una media o un período de ocupación. «Húmedo» puede describir humedad relativa o cantidad de vapor por masa de aire seco. «Frío» y «seco» tampoco fijan radiación, viento, oscilación diaria o lluvia. Antes de asociar una estrategia con una etiqueta, identifica variables y tiempos.

Una localidad puede reunir estados muy distintos durante el año o entre día y noche. Por ello el análisis debe recuperar series y cobertura de ARQ-271. Aquí no atribuimos nuestras condiciones a Arica, Santiago o cualquier otra ciudad; son estados auxiliares para aprender a distinguir mecanismos.

El uso modifica la pregunta. Una sala ocupada de noche no tiene la misma relación con una oscilación exterior que una utilizada solo por la mañana. Una estrategia que requiere agua, apertura de ventanas o atención continua incorpora recursos y operación, no solo una forma arquitectónica.

2. Humedad relativa y razón de humedad

La humedad relativa φ relaciona presión parcial de vapor pv con presión de saturación psat a una temperatura: pv=φ psat. Cambiar la temperatura modifica la referencia de saturación, por lo que igual humedad relativa no significa igual cantidad de vapor.

La razón de humedad w expresa masa de vapor por masa de aire seco. En el modelo ideal de mezcla, w=0,622 pv/(p−pv), donde p es presión total. El factor 0,622 relaciona masas molares; la expresión supone comportamiento de gases ideal dentro del alcance adoptado.

La distinción permite cerrar balances de agua. Si un proceso mantiene w pero cambia temperatura, cambia la humedad relativa. Si añade vapor, cambia w. Ninguna de las dos transformaciones puede describirse adecuadamente diciendo simplemente que el aire está «más húmedo» sin definir la magnitud.

3. Dos estados a treinta grados

PSI-AIRE-01 y 02 adoptan temperatura seca de 30 °C, presión total de 101,325 kPa y presión de saturación de 4,246 kPa. Este último valor se entrega como dato aproximado del ejercicio; el código no contiene una tabla oculta para cualquier temperatura.

El primer estado tiene humedad relativa 30 %. Su presión de vapor es 1,2738 kPa y w≈0,007919 kg/kg, es decir, 7,919 gramos de vapor por kilogramo de aire seco. El segundo tiene 80 %, presión de vapor 3,3968 kPa y w≈0,021575 kg/kg.

Los dos comparten temperatura seca, pero el segundo contiene bastante más vapor bajo la misma presión. No corresponde promediar sus porcentajes para describir una mezcla sin conservar masas y condiciones. Tampoco se deduce confort o habitabilidad únicamente de esos números: faltan otras variables y el ámbito de evaluación.

4. Una aproximación de entalpía

Utilizamos, con temperatura en °C y w en kg/kg de aire seco, h=1,006T+w(2501+1,86T), en kJ/kg de aire seco. Es una aproximación con referencia convencional; no una energía absoluta independiente de la referencia elegida.

El primer término representa la contribución sensible del aire seco en el modelo. El segundo reúne la asociada al vapor. Para PSI-AIRE-01 resulta aproximadamente 50,427 kJ/kg; para PSI-AIRE-02, 85,343 kJ/kg. Igual temperatura seca no ha producido igual entalpía.

La ecuación permite comparar estados bajo una referencia común, pero no convierte cualquier espacio arquitectónico en un sistema adiabático. Ganancias solares, superficies, equipos y personas pueden modificar balances. El propósito es evitar que una reducción de temperatura se interprete automáticamente como retirada de igual cantidad de energía en procesos diferentes.

5. Enfriamiento evaporativo: qué se conserva en la idealización

Un proceso directo de evaporación puede intercambiar calor sensible y vapor. La documentación técnica describe una aproximación adiabática de entalpía casi constante, con límites asociados a las condiciones de entrada y al proceso [CLI-EVAP]. No es lo mismo que enfriar con una superficie que condensa agua.

Adoptamos una transformación ideal desde el primer estado hasta 24 °C conservando h. Despejamos w_salida=(h−1,006T_salida)/(2501+1,86T_salida). El resultado es 0,010325 kg/kg. El aumento de vapor es aproximadamente 0,002406 kg por kilogramo de aire seco.

Si se adopta un flujo de 0,50 kg/s de aire seco, la incorporación de agua del modelo sería 0,001203 kg/s, unos 4,331 kg/h. No es consumo de un equipo real: faltan purgas, pérdidas, calidad de agua y otras condiciones. Se ha transformado energía sensible en una condición con más vapor dentro de la frontera ideal.

6. Comprobar si la salida propuesta existe

Para 24 °C adoptamos presión de saturación 2,985 kPa. La razón de humedad calculada para el primer estado corresponde a una humedad relativa aproximada de 55,426 %. La salida no excede saturación bajo estos datos, aunque eso no la convierte en una condición aceptable para cualquier servicio.

Si intentamos llevar el segundo estado, inicialmente a 80 %, a los mismos 24 °C conservando h, resulta w≈0,024041. Al convertirlo a presión de vapor, la humedad relativa sería aproximadamente 126,317 %. Esa salida es incompatible con la hipótesis de aire no saturado que se está utilizando.

No se corrige simplemente recortando el porcentaje a cien y conservando todas las otras cantidades. Cambiaría el balance de agua y energía y habría que reformular el proceso, incluyendo otro estado o transformación. Detectar una salida imposible es un resultado útil: señala el límite de la estrategia, no un error que se oculte para completar la tabla.

Figura 278. La reducción propuesta a 24 °C es compatible con el primer estado ideal, pero no con el segundo bajo la misma hipótesis entálpica.

7. Relacionar estrategias con mecanismos

Una protección solar modifica aportes radiantes; aislamiento modifica intercambio; masa accesible modifica almacenamiento; ventilación transporta aire y sus propiedades. Un patio o una galería reorganiza varias relaciones a la vez. Cada estrategia necesita saber qué término pretende cambiar y bajo qué condición.

En un estado exterior fresco, ventilar puede retirar calor sensible de una zona más caliente, pero también cambiar humedad o introducir otras exposiciones. En un estado cálido y húmedo, aumentar flujo exterior no equivale a secar el recinto. En un estado frío, reducir pérdidas no elimina necesidades de renovación de aire.

Estas afirmaciones se convierten en preguntas de proyecto, no recetas: ¿qué condición exterior está disponible?, ¿qué actividad debe mantenerse?, ¿qué recursos requiere la operación?, ¿qué otra función se afecta? La respuesta necesita datos del lugar y criterios del servicio, no solo una clasificación climática general.

8. Sensación, control y diversidad de situaciones

La temperatura del aire es una variable entre varias. Temperatura radiante, velocidad del aire, actividad y vestimenta aparecen en modelos de confort con ámbitos específicos [CLI-COMFORT]. Una temperatura calculada por nuestro nodo no evalúa automáticamente esas dimensiones.

No se trasladan umbrales de un modelo a toda persona o actividad. Dormir, trabajar, esperar o desplazarse pueden requerir evaluaciones distintas, además de considerar apoyos y posibilidades de control. Una consulta de uso debe mantener consentimiento y no presentar una muestra pequeña como representación universal.

El proyecto puede permitir ajustes comprensibles, pero la existencia de un control no demuestra que sea utilizable o que tenga recursos para sostenerse. Evalúa acceso, información y efectos cruzados: abrir para ventilar puede afectar privacidad o ruido; sombrear puede cambiar luz útil. Esas relaciones forman parte del programa arquitectónico.

9. Elaborar una matriz condicional

La entrega reúne cuatro columnas: condición observada o hipotética, mecanismo que se quiere modificar, alternativa y comprobación pendiente. Por ejemplo, una gran ganancia solar durante ocupación puede motivar comparar protecciones; no obliga a oscurecer permanentemente todo el recinto.

Otra fila puede indicar que la noche no ofrece una temperatura suficientemente distinta para el intercambio previsto en un modelo. La respuesta sería revisar la estrategia y sus condiciones, no asumir una temperatura nocturna más baja para conseguir el resultado deseado.

Conserva cantidades de agua y energía en sus unidades. Una mejora sensible puede llevar asociado un aumento de humedad; una eficiencia térmica puede requerir electricidad auxiliar. ARQ-281 ampliará esas fronteras hacia energía comprada, pero desde ahora deben evitarse equivalencias que el balance no demuestra.

Práctica independiente

Un estado ficticio tiene 28 °C, humedad relativa 40 %, presión de saturación 3,780 kPa y presión total 101,325 kPa. Calcula presión de vapor, razón de humedad y entalpía con las mismas fórmulas. Propón enfriarlo idealmente a 22 °C con entalpía constante; calcula w de salida y, usando saturación 2,644 kPa, revisa si excede el cien por ciento.

Explica por qué una comparación de dos ciudades no debería basarse únicamente en sus temperaturas medias y por qué los valores de este problema no representan observaciones meteorológicas de Chile.

Autoevaluación y enlace

Distingue porcentaje de humedad, razón de masas y entalpía. Detecta cuándo una hipótesis de proceso deja de ser compatible con su resultado. ARQ-279 volverá a las series temporales para estudiar sobrecalentamiento y sensibilidad, manteniendo separados escenarios y pronósticos.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Cómo elegir preguntas de diseño para condiciones cálidas, frías, secas o húmedas sin convertir esas etiquetas en recetas, y por qué enfriar aire no siempre significa reducir su contenido de energía o de agua?

Por qué está exactamente aquí

Ocupa el lugar 8 de la Parte 28. Se estudia después de ARQ-277 · Patios, galerías y espacios intermedios porque usa esa base para responder «¿Cómo elegir preguntas de diseño para condiciones cálidas, frías, secas o húmedas sin convertir esas etiquetas en recetas, y por qué enfriar aire no siempre significa reducir su contenido de energía o de agua?». Se ubica antes de ARQ-279 · Sobrecalentamiento y escenarios futuros porque la evidencia producida aquí debe estar disponible para ese paso.

• Prerrequisitos: ARQ-277, ARQ-271, ARQ-028, ARQ-267
• Capacidad que introduce: Las clases anteriores estudiaron sol, aire, capacidad y envolvente. Ahora relacionaremos temperatura y humedad mediante PSI-AIRE-01/02 , dos estados ficticios a igual temperatura seca. Derivarás razón de humedad y un balance entálpico aproximado, detectarás una salida físicamente incompatible y organizarás estrategias según mecanismo y condiciones.
• Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-279, ARQ-283, ARQ-314

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-277, ARQ-271, ARQ-028, ARQ-267"] --> B["ARQ-278 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · CLI-EVAP EnergyPlus 24.2: Evaporative Coolers + CLI-COMFORT CBE Thermal Comfort Tool + CLI-EPW EnergyPlus 24.2: EPW…"] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-279, ARQ-283, ARQ-314"]

El diagrama permite comprobar una relación que el texto lineal oculta con facilidad: esta clase recibe capacidades previas, toma decisiones apoyadas por fuentes, exige una experiencia y produce evidencia que habilita trabajo posterior. No representa un procedimiento de obra.

Resultado observable, evidencia y evaluación

1. Identificar y delimitar las condiciones necesarias para responder la pregunta central de climas cálidos, fríos, secos y húmedos.
2. Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: Las clases anteriores estudiaron sol, aire, capacidad y envolvente. Ahora relacionaremos temperatura y humedad mediante PSI-AIRE-01/02 , dos estados ficticios a igual temperatura seca. Derivarás razón de humedad y un balance entálpico aproximado, detectarás una salida físicamente incompatible y organizarás estrategias según mecanismo y condiciones.
3. Justificar una decisión de climas cálidos, fríos, secos y húmedos mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: Un estado ficticio tiene 28 °C, humedad relativa 40 %, presión de saturación 3,780 kPa y presión total 101,325 kPa. Calcula presión de vapor, razón de humedad y entalpía con las mismas fórmulas. Propón enfriarlo idealmente a 22 °C con entalpía constante; calcula w de salida y, usando saturación 2,644 kPa, revisa si excede el cien por ciento.

Evidencia mínima: Las clases anteriores estudiaron sol, aire, capacidad y envolvente. Ahora relacionaremos temperatura y humedad mediante PSI-AIRE-01/02 , dos estados ficticios a igual temperatura seca. Derivarás razón de humedad y un balance entálpico aproximado, detectarás una salida físicamente incompatible y organizarás estrategias según mecanismo y condiciones.

Archivo sugerido: evidence/ARQ-278/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

• La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Cómo elegir preguntas de diseño para condiciones cálidas, frías, secas o húmedas sin convertir esas etiquetas en recetas, y por qué enfriar aire no siempre significa reducir su contenido de energía o de agua?
• La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: Un estado ficticio tiene 28 °C, humedad relativa 40 %, presión de saturación 3,780 kPa y presión total 101,325 kPa. Calcula presión de vapor, razón de humedad y entalpía con las mismas fórmulas. Propón enfriarlo idealmente a 22 °C con entalpía constante; calcula w de salida y, usando saturación 2,644 kPa, revisa si excede el cien por ciento.
• Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
• La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-279.
• Distingue porcentaje de humedad, razón de masas y entalpía. Detecta cuándo una hipótesis de proceso deja de ser compatible con su resultado.

La rúbrica común complementa estos criterios; no los reemplaza. Una entrega puede superar un promedio y continuar pendiente si oculta una condición crítica.

Trazabilidad de las decisiones

La tabla permite auditar las relaciones; la explicación, el caso y la práctica de la clase siguen siendo la documentación principal.

Autoevaluación, recuperación y continuidad

Errores diagnósticos

Antes de avanzar, comprueba si puedes reconstruir cada resultado sin mirar la solución, señalar qué evidencia lo sostiene y nombrar una condición que obligaría a revisar tu decisión. Conserva la primera versión, la objeción recibida y la revisión.

Conexión siguiente: La continuidad inmediata es ARQ-279 · Sobrecalentamiento y escenarios futuros; conserva el método y vuelve a verificar datos y límites.

Fuentes y alcance de uso

Los modelos, datos, figuras, prácticas y soluciones son elaboraciones originales. Consulta de fuentes nuevas: 22 de septiembre de 2026. Las referencias heredadas conservan su alcance. No se afirma aplicación íntegra de normas ni ejecución de simuladores externos.

[CLI-EVAP] EnergyPlus 24.2: Evaporative Coolers

EnergyPlus / U.S. Department of Energy. https://bigladdersoftware.com/epx/docs/24-2/engineering-reference/evaporative-coolers.html

Consulta: Proceso directo, relación entre entalpía y humedad, y límites de aproximación adiabática. Apoyo: Examinar enfriamiento sensible y aumento de humedad bajo una frontera declarada. Límite: No se prescribe equipo, calidad de agua, control sanitario ni estrategia para un clima real.

[CLI-COMFORT] CBE Thermal Comfort Tool

Center for the Built Environment / University of California, Berkeley. https://comfort.cbe.berkeley.edu/

Consulta: Variables de entrada, advertencias de aplicación y relación entre temperatura de aire y radiante. Apoyo: Distinguir variables físicas, experiencia térmica y ámbito de los modelos de confort. Límite: No se ejecutó una evaluación normativa ni se establecen umbrales de salud. Los umbrales de clase son ficticios.

[CLI-EPW] EnergyPlus 24.2: EPW Data Dictionary

EnergyPlus / U.S. Department of Energy; documentación alojada por Big Ladder. https://bigladdersoftware.com/epx/docs/24-2/auxiliary-programs/energyplus-weather-file-epw-data-dictionary.html

Consulta: Cabeceras de ubicación, hora, valores faltantes, radiación y viento. Apoyo: Relacionar unidades, marcas temporales, cobertura y significado de una serie. Límite: No se ejecutó EnergyPlus ni se procesó un archivo meteorológico real.