Parte 32 · Clase 311 de 830

ARQ-311 · Calidad de aire interior y fuentes de contaminantes

Parte 32 · Clase desarrollada · Incorporada en v0.19.0.

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-310, ARQ-256, ARQ-274. Sin calendario. Casos, observaciones y parámetros ficticios salvo antecedentes atribuidos. Material educativo; revisión externa especializada pendiente.

Pregunta central

¿Por qué enfriar un recinto o mover mucho aire no demuestra que su aire sea adecuado para las actividades que allí se realizan?

Resultado y continuidad

ARQ-310 enseñó a conservar fronteras, entradas, salidas y tiempo. Ahora cambia el medio: no se trasladan los litros ni las condiciones sanitarias del agua. Construirás un inventario de fuentes y un balance de una especie ficticia en HVAC-BOX-01. La entrega será una explicación de cómo cambia su concentración, acompañada por preguntas que el modelo no resuelve. No se investigan exposiciones reales ni se fijan límites de salud.

1. Separar temperatura, calidad y percepción

La temperatura describe una variable térmica; no informa por sí sola sobre todas las sustancias presentes. Un sistema puede retirar calor y recircular aire sin introducir aire exterior. También puede introducir aire exterior que no sea apropiado para cierta condición ambiental. La primera pregunta es qué función cumple cada corriente, no cuántas rejillas aparecen en el plano.

La EPA distingue control de fuentes, ventilación y limpieza como estrategias relacionadas [AIR-EPA]. No son sinónimos. Retirar una fuente modifica la cantidad que se libera; renovar cambia el intercambio con el exterior; filtrar actúa sobre determinados componentes de una corriente. El olor, la temperatura o una lectura aislada no sustituyen la investigación de esas funciones.

En arquitectura, esta distinción afecta ubicación de tomas, relación entre recintos, materiales, mantenimiento y posibilidad de modificar el uso. Una sala proyectada para lectura no debe recibir automáticamente las mismas hipótesis si pasa a taller. El programa de actividades debe identificar procesos, materiales y estados de ocupación antes de seleccionar una solución técnica.

2. Fuente, transporte, sumidero y receptor

Una fuente introduce una especie en la frontera estudiada. Puede estar dentro o fuera. El transporte la mueve entre regiones; un sumidero la retira de la fase considerada. Una superficie que retiene una sustancia puede modificar su presencia en el aire sin hacer desaparecer su masa de todo el edificio. El receptor importa porque las condiciones no tienen por qué ser uniformes donde una persona permanece.

El inventario debe indicar identidad, ubicación, proceso, duración y evidencia. “Materiales” es demasiado general: diferencia acabado, producto de limpieza, equipo, actividad y aporte exterior. Cuando no se conoce la emisión, se registra como incógnita; no se usa cero por comodidad. Tampoco se deduce una tasa de emisión a partir del contenido total de un producto.

CONTAM describe el análisis de flujos entre zonas, fuentes, transporte y concentraciones [ENV-CONTAM]. Aquí no se ejecuta ese programa. Adoptamos una sola caja para aprender primero a cerrar un balance. La simplificación elimina variación espacial y por ello no puede representar una concentración próxima a una fuente localizada.

3. Elegir especie, unidad y frontera

HVAC-BOX-01 utiliza una especie inerte ficticia expresada en mg/m³. No representa un patógeno ni una sustancia con un límite clínico. El recinto contiene 180 m³, permanece a volumen constante y recibe y expulsa 90 m³/h de aire bajo densidad constante. La concentración exterior es 0,020 mg/m³ y una fuente interior genera 36 mg/h.

“Partes por millón” y mg/m³ no son unidades intercambiables mediante un factor universal: la interpretación depende de la especie y de las condiciones. Por eso se conserva una sola unidad másica en este caso. También se distingue caudal, en m³/h, de renovaciones por hora, que aquí serían 90/180 = 0,50 h⁻¹. Ese cociente describe el modelo, no un requisito de ventilación.

Adoptamos mezcla instantánea y uniforme, fuente constante, ausencia de reacciones y ninguna deposición. Todo lo que sale lleva la concentración interior C. Al cambiar cualquiera de esas hipótesis, debe revisarse la ecuación. No se añade una eficiencia de filtro que el sistema aún no tiene.

4. Derivar el balance antes de resolverlo

La masa almacenada es M = VC. En un pequeño intervalo, entra la generación G y el aporte exterior Q·Cₒ; sale Q·C. Con V constante:

V·dC/dt = G + Q·Cₒ − Q·C.

Cada término de la derecha tiene unidades mg/h. En el estado estacionario, la derivada es cero y resulta C∞ = Cₒ + G/Q. Para nuestros valores, C∞ = 0,020 + 36/90 = 0,420 mg/m³. Este valor no aparece inmediatamente: es el límite temporal bajo condiciones constantes.

Restando C∞ y separando variables se obtiene d(C−C∞)/(C−C∞) = −(Q/V)dt. La integración, imponiendo la concentración inicial C₀, entrega:

C(t) = C∞ + (C₀−C∞)·exp(−Qt/V).

El exponente no tiene dimensiones. Usar t en minutos con Q en m³/h, sin convertir, cambiaría sesenta veces el tiempo del proceso. La constante de tiempo es V/Q = 2 h: no es la duración recomendada de una purga ni una garantía de renovación completa.

5. Resolver y comprobar la primera hora

Al comienzo C₀ coincide con el exterior: 0,020 mg/m³. Una hora después:

C(1) = 0,420 − 0,400·exp(−0,5) = 0,177388 mg/m³.

El incremento almacenado es 180·(0,177388−0,020) = 28,3298 mg. Durante esa hora se generaron 36 mg y entraron 1,80 mg desde fuera. La salida no puede calcularse multiplicando 90 por la concentración final, porque C cambió durante toda la hora.

Integramos la solución: ∫Cdt = C∞t + (C₀−C∞)(1−exp(−kt))/k, con k = Q/V. El resultado es 0,105225 mg·h/m³. Por tanto salieron 9,4702 mg. La comprobación es 37,8000 − 9,4702 = 28,3298 mg: entrada menos salida iguala almacenamiento.

Figura 311. Igual concentración estacionaria no significa igual evolución temporal. Las curvas describen una especie ficticia y no incluyen umbrales sanitarios.

6. Dos cambios que no son equivalentes en el tiempo

La variante HVAC-BOX-FUENTE reduce G a 18 mg/h, manteniendo Q = 90. Su concentración estacionaria pasa a 0,220 mg/m³ y conserva dos horas de constante de tiempo. Desde el mismo inicio, a una hora alcanza 0,098694 mg/m³.

HVAC-BOX-CAUDAL conserva G = 36, pero duplica Q a 180. También tiene C∞ = 0,220; su constante de tiempo es una hora y a la primera hora alcanza 0,146424 mg/m³. No hay contradicción: ambas parten por debajo de su nuevo límite y se aproximan a él a velocidades diferentes.

No debe concluirse que aumentar caudal empeora universalmente la calidad. Se comparó una trayectoria creciente desde una condición inicial concreta y dos intervenciones distintas. Si la fuente se apaga y se estudia el descenso desde una concentración elevada, aumentar Q acelera el acercamiento al exterior. Deben conservarse estado inicial, fuente y pregunta antes de comparar curvas.

7. Una lectura de CO₂ no resume todos los contaminantes

La nota técnica de NIST sobre indicadores de CO₂ explica por qué una concentración única no sirve como medida integral para todos los espacios [AIR-CO2]. Su interpretación requiere conocer ocupación, generación y ventilación. Que una lectura sea compatible con una hipótesis de renovación no verifica automáticamente otras fuentes.

Un sensor tiene localización, intervalo de respuesta, calibración y límites. Medir junto a una entrada no equivale a medir en toda la zona ocupada. Una media puede ocultar períodos y lugares distintos. El expediente debe preservar esas condiciones y evitar mapas que aparentan cubrir puntos donde no existe información.

No se pide al estudiante exponerse, generar aerosoles o liberar sustancias. La práctica utiliza datos inventados. Para una investigación real, el equipo competente debe definir objetivo, método, protección, alcance de medición y criterios pertinentes. La arquitectura aporta el mapa de usos, recorridos y conexiones que permite formular esa investigación.

8. Decisiones espaciales que el balance ayuda a formular

Separar un proceso de una zona de permanencia puede cambiar caminos de transporte. Reubicar una toma puede cambiar la concentración de entrada. Cambiar acabados puede modificar fuentes. Sin embargo, ninguna de estas acciones queda validada por nuestra caja, porque su geometría solo aparece como volumen total.

La entrega debe convertir cada hipótesis en una pregunta: ¿qué corriente conecta el proceso con el receptor?, ¿en qué estado se abre una puerta?, ¿quién mantiene el componente que retira partículas?, ¿qué dato identifica la fuente? Así se evita elegir un ventilador como respuesta automática a cualquier inquietud ambiental.

El responsable de arquitectura, la especialidad de ventilación, operación y quienes conocen la actividad deben compartir esas preguntas. Cada profesional conserva sus atribuciones. El modelo ofrece una base para explicar relaciones, no una aprobación del lugar ni una sustitución de la evaluación especializada.

Práctica independiente

Otra caja tiene V = 120 m³, Q = 60 m³/h, G = 12 mg/h y Cₒ = C₀ = 0,010 mg/m³. Obtén el límite estacionario, la constante de tiempo y C a dos horas. Comprueba generación más aporte exterior, masa almacenada y salida integrada.

Después apaga la fuente al finalizar esas dos horas, conservando el caudal. Calcula la concentración una hora más tarde. Explica por qué no se debe continuar usando el mismo límite estacionario de la etapa con generación ni convertir el resultado en una garantía de habitabilidad.

Solución razonada

El límite inicial es 0,210 mg/m³ y la constante, dos horas. A t = 2, C = 0,210−0,200e⁻¹ = 0,136424 mg/m³. El almacenamiento aumenta 15,1709 mg. Entran 24 mg generados más 1,20 exteriores; salen 10,0291 mg, obtenidos integrando C. La diferencia coincide con el almacenamiento.

Al apagarse la fuente, el nuevo límite es 0,010. Una hora después: C = 0,010+(0,136424−0,010)e⁻⁰·⁵ = 0,086680 mg/m³. La condición inicial de la segunda etapa es el final de la primera. No se reinicia en 0,010. Los números describen una especie, una caja y unas hipótesis; no establecen un criterio sanitario.

Autoevaluación y enlace

Puedes reconstruir el balance, explicar por qué la salida exige integrar y conservar condiciones entre etapas. Tu inventario distingue fuente, transporte, sumidero y receptor. ARQ-312 reemplazará la caja única por dos zonas: la cantidad total de aire dejará de bastar para explicar dónde termina cada aporte.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Por qué enfriar un recinto o mover mucho aire no demuestra que su aire sea adecuado para las actividades que allí se realizan?

Por qué está exactamente aquí

Abre la Parte 32 porque plantea primero el problema «¿Por qué enfriar un recinto o mover mucho aire no demuestra que su aire sea adecuado para las actividades que allí se realizan?». La transición desde ARQ-310 · Sequía, continuidad y gestión de consumo conserva métodos de evidencia y límites, pero no traslada parámetros del bloque anterior. Establece la pregunta y el producto base que ARQ-312 · Ventilación higiénica y estrategias de renovación desarrollará a continuación.

Prerrequisitos: ARQ-310, ARQ-256, ARQ-274
Capacidad que introduce: ARQ-310 enseñó a conservar fronteras, entradas, salidas y tiempo. Ahora cambia el medio: no se trasladan los litros ni las condiciones sanitarias del agua. Construirás un inventario de fuentes y un balance de una especie ficticia en HVAC-BOX-01 .
Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-312, ARQ-316, ARQ-335

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-310, ARQ-256, ARQ-274"] --> B["ARQ-311 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · AIR-EPA Improving Indoor Air Quality + AIR-CO2 Indoor Carbon Dioxide Metric Analysis Tool, NIST TN 2213 + ENV-CONTAM…"] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-312, ARQ-316, ARQ-335"]

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 calidad de aire interior y fuentes de contaminantes.
Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: ARQ-310 enseñó a conservar fronteras, entradas, salidas y tiempo. Ahora cambia el medio: no se trasladan los litros ni las condiciones sanitarias del agua. Construirás un inventario de fuentes y un balance de una especie ficticia en HVAC-BOX-01 .
Justificar una decisión de calidad de aire interior y fuentes de contaminantes mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: Otra caja tiene V = 120 m³, Q = 60 m³/h, G = 12 mg/h y Cₒ = C₀ = 0,010 mg/m³. Obtén el límite estacionario, la constante de tiempo y C a dos horas. Comprueba generación más aporte exterior, masa almacenada y salida integrada.

Evidencia mínima: ARQ-310 enseñó a conservar fronteras, entradas, salidas y tiempo. Ahora cambia el medio: no se trasladan los litros ni las condiciones sanitarias del agua. Construirás un inventario de fuentes y un balance de una especie ficticia en HVAC-BOX-01 .

Archivo sugerido: evidence/ARQ-311/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Por qué enfriar un recinto o mover mucho aire no demuestra que su aire sea adecuado para las actividades que allí se realizan?
La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: Otra caja tiene V = 120 m³, Q = 60 m³/h, G = 12 mg/h y Cₒ = C₀ = 0,010 mg/m³. Obtén el límite estacionario, la constante de tiempo y C a dos horas. Comprueba generación más aporte exterior, masa almacenada y salida integrada.
Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-312.
Puedes reconstruir el balance, explicar por qué la salida exige integrar y conservar condiciones entre etapas. Tu inventario distingue fuente, transporte, sumidero y receptor.

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 estrategias y considerar también la calidad del aire exterior.	AIR-EPA Improving Indoor Air Quality	Consulta: Página pública: control de fuentes, ventilación y limpieza de aire; actualización indicada 3 de agosto de 2026. Límite: No se adoptan umbrales sanitarios ni se diagnostica un edificio. Los contaminantes y tasas numéricas son ficticios.
2	El CO₂ puede informar sobre ventilación bajo condiciones específicas; una concentración única no caracteriza toda la calidad del aire.	AIR-CO2 Indoor Carbon Dioxide Metric Analysis Tool, NIST TN 2213	Consulta: Ficha y resumen oficial de la publicación de 2022. Límite: No se ejecutó la herramienta ni se leyó íntegramente la nota técnica. No se fijan límites de exposición.
3	Relacionar fuentes, flujos, transporte y concentraciones bajo fronteras declaradas.	ENV-CONTAM CONTAM: multizone airflow and contaminant transport	Consulta: Presentación, funciones y alcance del software. Límite: No se ejecutó CONTAM ni se validó un edificio; el balance de una zona es una derivación propia simplificada.

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-312 · Ventilación higiénica y estrategias de renovación; conserva el método y vuelve a verificar datos y límites.

Fuentes y alcance de uso

Los casos, datos, diagramas y soluciones son elaboraciones originales. Las fuentes nuevas se consultaron el 23 de septiembre de 2026; las heredadas conservan su alcance. No se declara lectura integral cuando el acceso fue parcial ni se anuncian ensayos reales.

[AIR-EPA] Improving Indoor Air Quality

U.S. Environmental Protection Agency. https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/improving-indoor-air-quality

Consulta: Página pública: control de fuentes, ventilación y limpieza de aire; actualización indicada 3 de agosto de 2026. Apoyo: Distinguir estrategias y considerar también la calidad del aire exterior. Límite: No se adoptan umbrales sanitarios ni se diagnostica un edificio. Los contaminantes y tasas numéricas son ficticios.

[AIR-CO2] Indoor Carbon Dioxide Metric Analysis Tool, NIST TN 2213

Andrew K. Persily y Brian Polidoro / NIST. https://www.nist.gov/publications/indoor-carbon-dioxide-metric-analysis-tool

Consulta: Ficha y resumen oficial de la publicación de 2022. Apoyo: El CO₂ puede informar sobre ventilación bajo condiciones específicas; una concentración única no caracteriza toda la calidad del aire. Límite: No se ejecutó la herramienta ni se leyó íntegramente la nota técnica. No se fijan límites de exposición.

[ENV-CONTAM] CONTAM: multizone airflow and contaminant transport

National Institute of Standards and Technology. https://www.nist.gov/services-resources/software/contam

Consulta: Presentación, funciones y alcance del software. Apoyo: Relacionar fuentes, flujos, transporte y concentraciones bajo fronteras declaradas. Límite: No se ejecutó CONTAM ni se validó un edificio; el balance de una zona es una derivación propia simplificada.