Parte 28 · Clase 280 de 830

ARQ-280 · Evaluación comparada de estrategias pasivas

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

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-279, ARQ-275, ARQ-276, ARQ-135. 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 comparar estrategias pasivas manteniendo un mismo problema, un balance verificable y estados operativos explícitos, sin sumar beneficios aislados ni declarar una solución ganadora por un solo indicador?

Resultado y continuidad

Esta clase cierra la parte 28. Recupera el método de un nodo de ARQ-275, pero introduce otra excitación: PAS-CICLO-01 tiene dos intervalos constantes de doce horas. No utiliza la serie operativa de ARQ-279 como clima exterior. Compararás protección, capacidad, conductancia y descarga nocturna, resolverás un ciclo periódico y construirás una memoria de decisiones. La parte de energía añadirá sistemas y consumos, sin confundirlos con temperaturas libres.

1. Un caso base antes de generar alternativas

PAS-CICLO-01 representa un nodo sin calefacción ni refrigeración activa. Su capacidad es 1,8 MJ/K. Durante doce horas el exterior está a 30 °C y llegan 400 W de ganancias; durante las otras doce, está a 18 °C y la ganancia es cero. La conductancia es 100 W/K en ambos estados.

La secuencia es ficticia y no corresponde a un día observado. Sus cambios abruptos facilitan una solución analítica por intervalos. No se asigna área o volumen de ENE-BASE-01 a este nodo: C y H son parámetros auxiliares, no resultados del levantamiento de aquel edificio.

Compararemos respuestas libres, no demanda para mantener una consigna. Si una alternativa produce otra temperatura, el cambio no puede expresarse directamente como kilovatios-hora ahorrados. Primero hay que definir servicio y sistema, cuestión que abrirá ARQ-281.

2. Solución exacta de cada intervalo

Con Te, G y H constantes, el equilibrio del nodo es T_eq=Te+G/H. El balance C dT/dt=H(Te−T)+G puede escribirse como d(T−T_eq)/dt=−(H/C)(T−T_eq).

Al integrar se obtiene T_final=T_eq+(T_inicial−T_eq) exp(−HΔt/C). No es un paso explícito de Euler: es la solución exacta dentro de las condiciones constantes adoptadas. Eso no elimina el error de representar el edificio mediante un nodo ni el de representar clima mediante dos estados.

Llamamos a=exp(−HΔt/C). La expresión queda T_final=aT_inicial+(1−a)T_eq. Esa forma lineal permite combinar intervalos y buscar un ciclo en que el estado final sea igual al inicial, sin escoger arbitrariamente una temperatura de arranque favorable.

3. Cerrar el ciclo periódico

Para día y noche, con factores a y b, el estado después del día es T1=aT0+(1−a)Ed. Al terminar la noche, T2=bT1+(1−b)En. En régimen periódico imponemos T2=T0.

Despejando, T0=[b(1−a)Ed+(1−b)En]/(1−ab). Esta ecuación conserva la memoria del día anterior. Resolver dos equilibrios estacionarios por separado daría Ed y En, pero no describiría el ciclo con almacenamiento finito.

En la base, a y b valen aproximadamente 0,090718; Ed es 34 °C y En, 18. El inicio del día queda en 19,330763 °C y su final en 32,669237. La noche devuelve el nodo al primer valor. Dentro de cada intervalo la respuesta es monótona, por lo que esos extremos son también mínimo y máximo del ciclo ideal.

4. Variantes que cambian una condición identificada

PAS-SOMBRA reduce únicamente la ganancia diurna de 400 a 200 W. Conserva C, H, clima y duración. Sus extremos son aproximadamente 19,164418 y 30,835582 °C. No se especificó qué alero produce esa reducción: es una meta de ganancia cuya viabilidad geométrica debe estudiarse.

PAS-MASA conserva la base y aumenta C a 7,2 MJ/K. Sus extremos son 23,669499 y 28,330501 °C. La máxima baja, pero la mínima sube. No se puede afirmar que todas las horas se enfríen ni que el cambio sea favorable para cualquier actividad.

PAS-AIS conserva C y ganancias de la base, pero reduce H a 60 W/K en ambos intervalos. Sus extremos resultan 21,575513 y 33,091153 °C. En este caso libre con ganancias, la reducción de intercambio aumenta la máxima respecto de la base. La observación no niega el aislamiento: muestra que la comparación debe incluir clima, ganancias y servicio.

5. Combinar sombra y descarga nocturna

PAS-SOMBRA-NOC parte de PAS-SOMBRA y aumenta solo la conductancia nocturna a 300 W/K. Su mínimo es 18,009505 °C y su máximo 30,730811. La mejora de la máxima respecto de sombra sola es pequeña, mientras la descarga de noche cambia de manera más marcada.

La etiqueta nocturna no demuestra que una ventana real consiga H=300. Faltan flujo, presión, seguridad, ruido, humedad y disponibilidad. Ese coeficiente es una hipótesis del modelo, no un resultado de VEN-RED-01 trasladado sin correspondencia.

La variante PAS-NOC-CAL mantiene el paquete anterior pero cambia la temperatura exterior nocturna a 26 °C. Ahora el ciclo oscila entre 26,004073 y 31,456062 °C. Se conserva la intervención, pero cambia una condición necesaria para descargar calor. La sensibilidad impide presentar la estrategia como independiente del clima nocturno.

Figura 280. Cada intervalo muestra mínimo y máximo del ciclo periódico. No son rangos de confort ni consumos energéticos.

6. Comprobar la energía almacenada

En la base, el cambio del día es 1,8 MJ/K×(32,669237−19,330763)≈24,009253 MJ. Las ganancias aportan 17,28 MJ. La diferencia, aproximadamente 6,729253 MJ, entra netamente por intercambio con el exterior durante ese intervalo.

Durante la noche salen 24,009253 MJ y el almacenamiento regresa a su valor inicial. En el ciclo completo, la salida neta hacia el exterior es 17,28 MJ, igual a las ganancias. No hay energía eliminada por la masa. El cálculo integral confirma una respuesta que no puede revisarse solo con temperaturas máximas.

El módulo Python integra analíticamente la temperatura de cada intervalo para reconstruir esos flujos. Un residuo pequeño verifica las ecuaciones implementadas, no la representatividad del nodo. Conserva ambas preguntas en la memoria: corrección de cálculo y pertinencia de modelo.

7. Comparar criterios sin esconder conflictos

Supón que el ejercicio plantea un objetivo docente de máxima inferior a 31 °C. Sombra y masa lo satisfacen dentro del modelo base de clima; la variante aislada no. Eso no decide automáticamente cuál debe construirse ni verifica otras condiciones.

Si se valora además una descarga nocturna intensa, las alternativas cambian de relación. Si la operación no permite abrir de noche, PAS-SOMBRA-NOC queda sin respaldo operativo aunque su número sea favorable. Una condición necesaria desconocida no se convierte en aceptable al asignarle una buena puntuación térmica.

La tabla debe mostrar resultados, condiciones y estado de evidencia. Puede haber varias alternativas no dominadas en los criterios elegidos. Conservarlas para investigación es más útil que imponer una suma ponderada cuyos pesos no fueron acordados o cuyos requisitos se compensan indebidamente.

8. Mantener equivalencia espacial y de servicio

Aumentar capacidad efectiva puede exigir material, espesor o superficie expuesta. Reducir ganancias puede modificar luz, vistas o energía útil en otra estación. Aumentar ventilación puede requerir accesos y control. Esas consecuencias deben registrarse en plantas, secciones y operación.

No se asegura que las cinco variantes ofrezcan igual servicio por utilizar el mismo nodo. El modelo ha conservado parámetros elegidos para estudiar efectos; el proyecto completo debe comprobar otras prestaciones. La comparación numérica es un componente del expediente, no su sustituto.

Tampoco se trasladan los resultados a ENE-BASE-01 por compartir temas. El edificio de ARQ-276 tiene áreas y transmitancias, pero no recibió estas ganancias ni capacidades. Una integración futura necesitaría una hipótesis explícita que relacione geometría, propiedades y uso.

9. Memoria de decisión revisable

Una memoria adecuada identifica base, variantes, ecuaciones, régimen periódico y datos excluidos. Describe que PAS-MASA reduce amplitud pero mantiene noches más cálidas; que PAS-SOMBRA necesita verificar geometría y control; y que PAS-SOMBRA-NOC depende de condiciones operativas y climáticas.

Añade qué observaciones o estudios permitirían cerrar cada pregunta. No es necesario simular todo para reconocer una dependencia, pero sí evitar que un requisito pendiente se declare comprobado. El resultado prepara una conversación entre arquitectura, especialidades y operación.

Las estrategias pasivas no terminan al elegir un aspecto formal. Su lógica debe sobrevivir a cambios de uso, mantenimiento y documentos. Al pasar a la parte siguiente conservaremos esta disciplina, incorporando ahora demanda útil, energía de entrada y límites del servicio.

Práctica independiente

Un ciclo nuevo tiene capacidad de 3,6 MJ/K y conductancia de 100 W/K. El primer intervalo dura doce horas, con exterior a 28 °C y ganancia 200 W; el segundo dura doce horas, con exterior a 16 °C y ganancia cero. Deriva a y b, resuelve el punto fijo y calcula los extremos.

Luego repite eliminando solo la ganancia diurna. Explica por qué no puedes llamar a la diferencia de máximas «ahorro eléctrico». Identifica una condición espacial y otra operativa que deberían comprobarse antes de materializar cualquiera de las variantes.

Solución razonada

En ambos intervalos a=b=exp(−1,2)≈0,301194. Con Ed=30 y En=16, los extremos periódicos son aproximadamente 19,240653 y 26,759347 °C. Sin ganancia diurna, Ed=28 y los extremos pasan a 18,777702 y 25,222298 °C.

No hay sistema eléctrico definido en estas ecuaciones. La diferencia describe temperaturas libres. La comprobación espacial puede referir la protección y sus efectos sobre luz; la operativa, disponibilidad de una apertura. Las respuestas deben mantener la misma base y no asignar propiedades de otro caso.

Autoevaluación y entrega a energía

Puedes cerrar un ciclo, recuperar su balance y explicar una interacción entre estrategias. La parte 28 termina con alternativas condicionadas, no con un edificio certificado. ARQ-281 distinguirá el servicio térmico necesario de la energía que un sistema debe comprar para prestarlo.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Cómo comparar estrategias pasivas manteniendo un mismo problema, un balance verificable y estados operativos explícitos, sin sumar beneficios aislados ni declarar una solución ganadora por un solo indicador?

Por qué está exactamente aquí

Cierra la Parte 28: integra lo producido en ARQ-279 · Sobrecalentamiento y escenarios futuros para responder «¿Cómo comparar estrategias pasivas manteniendo un mismo problema, un balance verificable y estados operativos explícitos, sin sumar beneficios aislados ni declarar una solución ganadora por un solo indicador?». La transición hacia ARQ-281 · Demanda, consumo y servicio energético transfiere el método y la disciplina de evidencia, no los datos o parámetros particulares de esta parte.

Prerrequisitos: ARQ-279, ARQ-275, ARQ-276, ARQ-135
Capacidad que introduce: Esta clase cierra la parte 28. Recupera el método de un nodo de ARQ-275, pero introduce otra excitación: PAS-CICLO-01 tiene dos intervalos constantes de doce horas. No utiliza la serie operativa de ARQ-279 como clima exterior.
Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-281, ARQ-290, ARQ-365

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-279, ARQ-275, ARQ-276, ARQ-135"] --> B["ARQ-280 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · CLI-ZONE EnergyPlus 24.2: Basis for the Zone and Air System Integration + ENE-ISO52016 ISO 52016-1:2017 — Calculation…"] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-281, ARQ-290, ARQ-365"]

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

Identificar y delimitar las condiciones necesarias para responder la pregunta central de evaluación comparada de estrategias pasivas.
Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: Esta clase cierra la parte 28. Recupera el método de un nodo de ARQ-275, pero introduce otra excitación: PAS-CICLO-01 tiene dos intervalos constantes de doce horas. No utiliza la serie operativa de ARQ-279 como clima exterior.
Justificar una decisión de evaluación comparada de estrategias pasivas mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: Un ciclo nuevo tiene capacidad de 3,6 MJ/K y conductancia de 100 W/K. El primer intervalo dura doce horas, con exterior a 28 °C y ganancia 200 W; el segundo dura doce horas, con exterior a 16 °C y ganancia cero. Deriva a y b, resuelve el punto fijo y calcula los extremos.

Evidencia mínima: Esta clase cierra la parte 28. Recupera el método de un nodo de ARQ-275, pero introduce otra excitación: PAS-CICLO-01 tiene dos intervalos constantes de doce horas. No utiliza la serie operativa de ARQ-279 como clima exterior.

Archivo sugerido: evidence/ARQ-280/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Cómo comparar estrategias pasivas manteniendo un mismo problema, un balance verificable y estados operativos explícitos, sin sumar beneficios aislados ni declarar una solución ganadora por un solo indicador?
La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: Un ciclo nuevo tiene capacidad de 3,6 MJ/K y conductancia de 100 W/K. El primer intervalo dura doce horas, con exterior a 28 °C y ganancia 200 W; el segundo dura doce horas, con exterior a 16 °C y ganancia cero. Deriva a y b, resuelve el punto fijo y calcula los extremos.
Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-281.
Puedes cerrar un ciclo, recuperar su balance y explicar una interacción entre estrategias. La parte 28 termina con alternativas condicionadas, no con un edificio certificado.

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

#	Decisión o fundamento	Fuente utilizada	Aplicación y límite en esta clase
1	Distinguir flujos, almacenamiento y evolución de temperatura.	CLI-ZONE EnergyPlus 24.2: Basis for the Zone and Air System Integration	Consulta: Balance sensible, almacenamiento y solución analítica por intervalos. Límite: Los modelos de uno y dos nodos del curso no implementan el motor EnergyPlus ni validan un edificio.
2	Distinguir energía, carga, humedad y zona térmica en procedimientos de desempeño.	ENE-ISO52016 ISO 52016-1:2017 — Calculation procedures for energy…	Consulta: Ficha pública, resumen y alcance; confirmación 2022 indicada en catálogo. Límite: No se leyó ni implementó el texto normativo íntegro. No se afirma cumplimiento.
3	Relacionar aberturas, presiones y continuidad del flujo.	CLI-AIRNET EnergyPlus 24.2: AirflowNetwork Model	Consulta: Red de presiones, conservación de masa, viento y flotabilidad. Límite: El modelo de dos aberturas es independiente; no es CFD ni selección de aberturas para una obra.

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-281 · Demanda, consumo y servicio energético; 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-ZONE] EnergyPlus 24.2: Basis for the Zone and Air System Integration

EnergyPlus / U.S. Department of Energy. https://bigladdersoftware.com/epx/docs/24-2/engineering-reference/basis-for-the-zone-and-air-system-integration.html

Consulta: Balance sensible, almacenamiento y solución analítica por intervalos. Apoyo: Distinguir flujos, almacenamiento y evolución de temperatura. Límite: Los modelos de uno y dos nodos del curso no implementan el motor EnergyPlus ni validan un edificio.

[ENE-ISO52016] ISO 52016-1:2017 — Calculation procedures for energy needs, temperatures and loads

International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/65696.html

Consulta: Ficha pública, resumen y alcance; confirmación 2022 indicada en catálogo. Apoyo: Distinguir energía, carga, humedad y zona térmica en procedimientos de desempeño. Límite: No se leyó ni implementó el texto normativo íntegro. No se afirma cumplimiento.

[CLI-AIRNET] EnergyPlus 24.2: AirflowNetwork Model

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

Consulta: Red de presiones, conservación de masa, viento y flotabilidad. Apoyo: Relacionar aberturas, presiones y continuidad del flujo. Límite: El modelo de dos aberturas es independiente; no es CFD ni selección de aberturas para una obra.