Parte 29 · Clase 284 de 830

ARQ-284 · Ganancias internas y solares

Parte 29 · Clase desarrollada · Incorporada en v0.17.0.

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-283, ARQ-273, ARQ-275. 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 convertir actividades y radiación en ganancias térmicas sin confundir electricidad, calor recibido por la zona, almacenamiento y reducción efectiva de la demanda?

Resultado y continuidad

ARQ-282 adoptó ganancias ya entregadas al nodo. Ahora abrimos sus preguntas de procedencia mediante tres casos independientes: GAN-TIEMPO, GAN-SOLAR y GAN-RESERVA. Ninguno reescribe los quinientos y trescientos W de ENE-BAL-01. Calcularás ganancias por intervalo, separarás radiación directa de otras contribuciones y derivarás una liberación retardada. La salida prepara entradas mejor definidas para modelación y calibración.

1. Consumo de un equipo y ganancia del recinto

Un equipo puede consumir electricidad y distribuir su energía entre calor al aire, radiación, extracción, producto procesado o almacenamiento temporal. No se asigna necesariamente toda su potencia al aire del recinto en el mismo instante. Deben identificarse frontera y proceso.

Las personas, iluminación y equipos se representan mediante entradas y repartos específicos en modelos de ganancias internas [ENE-GAINS]. Aquí no se adoptan valores universales por persona ni por tipo de oficina. Los parámetros de ocupación y actividad necesitan una fuente y una hipótesis compatible con el servicio.

La ubicación importa. Un equipo situado en un recinto técnico exterior a la zona no tiene el mismo efecto que uno instalado dentro. La extracción puede retirar parte del calor antes de que llegue al ámbito ocupado. Esos cambios requieren coordinación entre programa, instalaciones y modelo, no solo editar una densidad de W/m².

2. Potencias, fracciones y horarios

Para una fuente simple, una potencia nominal P puede multiplicarse por una fracción de uso y otra fracción que llega a la zona. Ambas deben definirse y no duplicar una reducción ya incluida en los datos. Una potencia medida durante operación parcial no vuelve a multiplicarse por un factor de diversidad sin justificarlo.

Si un equipo ficticio consume 1.000 W durante dos horas y entrega el sesenta por ciento a la zona, aporta 1,2 kWh dentro de esa frontera. Los otros 0,8 deben tener destino identificado o permanecer como término externo del balance, no desaparecer. El ejemplo no establece una propiedad de un equipo comercial.

Un horario de uso es una serie física del problema, no un calendario de clases. La simulación debe conservar coincidencia con clima y otras actividades. Una carga que ocurre durante un período sin calefacción no reduce automáticamente la demanda de otra hora.

3. Caso temporal: mismos totales, diferente necesidad

GAN-TIEMPO adopta cuatro intervalos, cada uno con doce kWh de pérdidas térmicas bajo una condición de servicio ideal. Las ganancias son cero, veinticuatro, cero y veinticuatro kWh. En cada intervalo la calefacción requerida se define como max(pérdidas−ganancias,0).

La demanda de calefacción es doce, cero, doce y cero: total veinticuatro kWh. Al mismo tiempo hay un excedente de doce en el segundo y cuarto intervalo, total veinticuatro. La suma neta de pérdidas menos ganancias es cero, pero no significa ausencia de necesidad en todos los momentos.

Una variante reparte doce kWh de ganancia en cada intervalo, manteniendo cuarenta y ocho de total. Ahora, bajo el modelo sin almacenamiento, la calefacción es cero en todos. El resultado demuestra que agregar antes de recortar cambia la pregunta. Tampoco identifica el excedente como refrigeración real sin definir un control y un criterio de servicio.

4. Energía radiante que llega a una ventana

GAN-SOLAR utiliza diez metros cuadrados de vidrio y un factor global ficticio de ganancia solar de 0,50 aplicado, por simplificación, a las contribuciones consideradas. Sobre el plano llegan 500 W/m² de haz y 100 de otras contribuciones. Sin protección, el aporte ideal es 10×0,50×600=3.000 W.

Un dispositivo sombrea el sesenta por ciento del haz, mientras las otras contribuciones se mantienen en el ejercicio. El aporte queda en 10×0,50×(500×0,40+100)=1.500 W. Aplicar el cuarenta por ciento al total habría dado 1.200 W, pero significaría que también se redujo la contribución no directa.

La documentación de radiación de cielo distingue distribución difusa y obstrucciones [ENE-SKY]. En una aplicación real, el dispositivo podría modificar ambos mecanismos de forma diferente. La condición de mantener cien W/m² se declara para aislar el error de mezclar fracciones, no como propiedad de cualquier alero.

5. Área de vidrio, marco y estado del dispositivo

El área utilizada debe corresponder con el factor disponible. Un dato referido al conjunto ventana no se aplica a la superficie neta de vidrio sin revisar su definición, y viceversa. Las propiedades también pueden depender de incidencia y composición; un número constante es una simplificación que necesita alcance.

El control de una protección móvil exige un estado por intervalo. Mantenerla desplegada en todas las horas de gran radiación presupone una operación que debe investigarse. Su uso puede cambiar por vistas, luz, viento o mantenimiento. No se declara el escenario ideal como comportamiento observado.

La distribución interior de la radiación importa para almacenamiento y experiencia. Dos recintos con igual energía transmitida pueden absorberla en superficies distintas. El balance agregado puede servir para una pregunta, pero no resuelve temperatura local o deslumbramiento. Esas diferencias se abordarán también en la parte de iluminación.

6. Reserva térmica y liberación retardada

GAN-RESERVA divide una entrada de 1.000 W durante una hora en 400 W inmediatamente convectivos y 600 destinados a un depósito térmico ideal. Llamamos S a la energía almacenada, en Wh, y adoptamos un tiempo de liberación τ de dos horas. El depósito comienza vacío.

Su balance, usando horas, es dS/dt=P_r−S/τ. El término S/τ tiene unidades de W y representa la entrega al nodo de aire del modelo. Para potencia radiante constante, S(t)=P_rτ[1−exp(−t/τ)].

Tras una hora, S≈472,163208 Wh. Durante ese intervalo el depósito recibió seiscientos Wh y liberó 127,836792. Sumando los cuatrocientos Wh convectivos, el aire recibió 527,836792 Wh, mientras el resto sigue almacenado. No se han perdido 472 Wh ni se ha reducido la energía total de la fuente.

Figura 284. La entrada total se reparte entre entrega al nodo y almacenamiento. Una suma de energía no fija el momento de la carga térmica.

7. Cuando la fuente se apaga

Al terminar la hora, P_r pasa a cero y S(t)=S1 exp(−Δt/τ). El depósito continúa entregando energía aunque la fuente ya no esté activa. La liberación posterior debe aparecer en los intervalos siguientes si se pretende conservar el balance temporal.

Esta representación no es una pared real ni un algoritmo completo de radiación de una zona. Es una herramienta para comprender que una ganancia radiante puede no convertirse instantáneamente en carga convectiva. La documentación de ganancias internas separa esas contribuciones [ENE-GAINS]; el depósito exponencial y sus cifras son elaboración docente.

No se cuentan los seiscientos Wh primero como calor directo al aire y después como energía liberada. Tampoco se conserva el almacenamiento después de haberlo descargado completamente. Cada frontera necesita estados y flujos coherentes para evitar duplicaciones.

8. Vincular programa arquitectónico y entrada energética

El inventario de actividades debe indicar dónde y cuándo se producen ganancias: cocina, atención, trabajo con equipos, reunión o almacenamiento técnico. No hace falta recopilar datos personales para describir una operación; pueden utilizarse registros agregados y procedimientos de investigación adecuados.

Un cambio de uso puede modificar simultaneidad y ubicación aunque mantenga superficie. Una sala que alterna lectura y reuniones no recibe necesariamente la misma carga durante toda su apertura. La flexibilidad espacial debe conectarse con escenarios de operación y no traducirse a una única densidad genérica.

El arquitecto debe conservar esa información al coordinar protección solar, ventilación y sistemas. Mover un recinto de una fachada a otra modifica radiación; concentrar equipos modifica ganancias internas; cambiar acabados puede afectar intercambio. La revisión de entradas es parte del control de cambios, no una tarea exclusiva de quien pulsa «simular».

9. Qué evidencia permite cerrar una ganancia

Una potencia de placa informa de una condición nominal; una medición aporta otra evidencia con su período y método. Una fracción adoptada debe marcarse como hipótesis. Los modelos pueden utilizar cualquiera de esas entradas, pero no deben presentarlas con el mismo grado de verificación.

Conserva también los resultados desfavorables. Una mejora de iluminación eléctrica puede reducir calor en verano y cambiar necesidad de calefacción en otra condición. No es correcto atribuir únicamente el efecto conveniente ni sumar todos los porcentajes como ahorros independientes.

La entrega reúne un inventario de fuentes, un balance por intervalo y un registro de lo almacenado. ARQ-285 estudiará cómo contrastar un modelo con datos: entradas mal definidas pueden producir un ajuste numérico aparentemente bueno por compensación de errores.

Práctica independiente

En tres intervalos, las pérdidas son diez kWh cada una y las ganancias son cero, dieciocho y doce. Calcula calefacción y excedente por intervalo y compara con el balance agregado. Explica qué cambio introduciría un almacenamiento entre intervalos y por qué necesitarías definirlo antes de utilizar los excedentes.

En otro depósito ideal, una fuente aporta 500 W durante dos horas, con τ de una hora y almacenamiento inicial cero. Calcula la energía almacenada al final y la liberada durante esas dos horas. No la sumes como ganancia instantánea además de la liberación.

Autoevaluación y enlace

Puedes distinguir consumo, ganancia, carga y almacenamiento; aplicar sombra solo al mecanismo pertinente; y conservar los intervalos. ARQ-285 añadirá datos de contraste y mostrará por qué coincidir en un total no identifica necesariamente el modelo correcto.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Cómo convertir actividades y radiación en ganancias térmicas sin confundir electricidad, calor recibido por la zona, almacenamiento y reducción efectiva de la demanda?

Por qué está exactamente aquí

Ocupa el lugar 4 de la Parte 29. Se estudia después de ARQ-283 · Infiltración, ventilación y recuperación de calor porque usa esa base para responder «¿Cómo convertir actividades y radiación en ganancias térmicas sin confundir electricidad, calor recibido por la zona, almacenamiento y reducción efectiva de la demanda?». Se ubica antes de ARQ-285 · Modelación energética: entradas, supuestos y calibración porque la evidencia producida aquí debe estar disponible para ese paso.

• Prerrequisitos: ARQ-283, ARQ-273, ARQ-275
• Capacidad que introduce: ARQ-282 adoptó ganancias ya entregadas al nodo. Ahora abrimos sus preguntas de procedencia mediante tres casos independientes: GAN-TIEMPO , GAN-SOLAR y GAN-RESERVA . Ninguno reescribe los quinientos y trescientos W de ENE-BAL-01.
• Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-285, ARQ-286, ARQ-291

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-283, ARQ-273, ARQ-275"] --> B["ARQ-284 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · ENE-GAINS EnergyPlus 24.2: Zone Internal Gains + ENE-SKY EnergyPlus 24.2: Sky Radiance Model + CLI-ZONE EnergyPlus…"] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-285, ARQ-286, ARQ-291"]

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 ganancias internas y solares.
2. Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: ARQ-282 adoptó ganancias ya entregadas al nodo. Ahora abrimos sus preguntas de procedencia mediante tres casos independientes: GAN-TIEMPO , GAN-SOLAR y GAN-RESERVA . Ninguno reescribe los quinientos y trescientos W de ENE-BAL-01.
3. Justificar una decisión de ganancias internas y solares mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: En tres intervalos, las pérdidas son diez kWh cada una y las ganancias son cero, dieciocho y doce. Calcula calefacción y excedente por intervalo y compara con el balance agregado. Explica qué cambio introduciría un almacenamiento entre intervalos y por qué necesitarías definirlo antes de utilizar los excedentes.

Evidencia mínima: ARQ-282 adoptó ganancias ya entregadas al nodo. Ahora abrimos sus preguntas de procedencia mediante tres casos independientes: GAN-TIEMPO , GAN-SOLAR y GAN-RESERVA . Ninguno reescribe los quinientos y trescientos W de ENE-BAL-01.

Archivo sugerido: evidence/ARQ-284/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

• La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Cómo convertir actividades y radiación en ganancias térmicas sin confundir electricidad, calor recibido por la zona, almacenamiento y reducción efectiva de la demanda?
• La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: En tres intervalos, las pérdidas son diez kWh cada una y las ganancias son cero, dieciocho y doce. Calcula calefacción y excedente por intervalo y compara con el balance agregado. Explica qué cambio introduciría un almacenamiento entre intervalos y por qué necesitarías definirlo antes de utilizar los excedentes.
• Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
• La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-285.
• Puedes distinguir consumo, ganancia, carga y almacenamiento; aplicar sombra solo al mecanismo pertinente; y conservar los intervalos. ARQ-285 añadirá datos de contraste y mostrará por qué coincidir en un total no identifica necesariamente el modelo correcto.

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-285 · Modelación energética: entradas, supuestos y calibración; 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.

[ENE-GAINS] EnergyPlus 24.2: Zone Internal Gains

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

Consulta: Distribución de ganancias convectivas, radiantes y otros términos por fuentes. Apoyo: Separar consumo eléctrico, calor que llega a la zona y momento de su liberación. Límite: No se adoptan valores metabólicos de personas ni fracciones universales de productos.

[ENE-SKY] EnergyPlus 24.2: Sky Radiance Model

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

Consulta: Radiación difusa sobre superficies y tratamiento distinto de obstrucciones. Apoyo: Evitar aplicar una fracción de sombra de haz directo a toda la radiación. Límite: No se implementó el modelo Perez ni se reprodujeron sus tablas de coeficientes.

[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.