Parte 37 · Clase 366 de 830

ARQ-366 · Frío extremo y continuidad de servicios

Parte 37 · Clase desarrollada · Incorporada en v0.21.0.

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-365, ARQ-282, ARQ-303, ARQ-323, ARQ-357. Sin calendario. Casos y parámetros ficticios, salvo antecedentes atribuidos. Material de estudio; revisión externa especializada pendiente.

Pregunta central

¿Cómo estudiar pérdida de calefacción, congelación y respaldo sin confundir temperatura, energía almacenada, potencia disponible y continuidad de los servicios?

Resultado y continuidad

EXT-FRIO-01 mantiene C=3,60 MJ/K y H=100 W/K del nodo anterior, pero cambia explícitamente exterior, temperatura inicial y condiciones de servicio. Añade un ejemplo separado de cambio de fase. Resolverás trayectorias, potencia y balances, sin fijar límites sanitarios, métodos de descongelación ni instrucciones de uso de calefactores. ARQ-367 trasladará la distinción entre existencias y servicio al paisaje bajo suministro limitado.

1. Frío exterior y pérdida de servicio son preguntas diferentes

Una temperatura exterior baja no describe por sí sola el estado interior. Importan envolvente, ganancias, capacidad térmica, equipos, control y ocupación. A la vez, una sala templada puede perder agua, comunicaciones o acceso por condiciones exteriores.

La guía de vivienda y salud identifica bajas temperaturas interiores entre sus materias [HAB-HEALTH]. Aquí se utiliza ese alcance para conservar la dimensión sanitaria, no para adoptar umbrales a partir de una presentación. Los números del ejercicio no se transforman en criterios de permanencia humana.

El proyecto debe definir qué función necesita continuidad y cómo se verifica. Calentar un espacio, impedir congelación de un componente y mantener información pueden tener demandas y dependencias distintas. No se les asigna la misma autonomía por compartir un sistema de respaldo nominal.

2. Recuperar el balance con nuevas condiciones

EXT-FRIO-01 adopta T_e=−8 °C, ganancia G=200 W y temperatura inicial20 °C. La calefacción está ausente. Conservamos C dT/dt=H(T_e−T)+G, capacidad3,60 MJ/K y H100 W/K.

El equilibrio ideal es T_eq=−8+200/100=−6 °C; τ=C/H=diez horas. La solución queda T(t)=−6+26e^(−t/10), con t en horas. A seis horas resulta aproximadamente8,2691 °C.

No significa que todas las superficies, tuberías o personas sigan esa temperatura. Es un nodo único con parámetros constantes. Su utilidad es conservar la acumulación y la pérdida temporal, en lugar de asumir que el interior cambia instantáneamente a la temperatura exterior o permanece indefinidamente en20.

3. Cruzar un marcador no define una emergencia clínica

Adoptamos12 °C como marcador de revisión matemática, no umbral sanitario. Resolver 12=−6+26e^(−t/10) entrega t=10 ln(26/18)≈3,6772 horas.

La ecuación identifica cuándo ese nodo cruza el valor bajo el escenario. No es un plazo de evacuación ni una autorización para esperar. Las decisiones ante una situación real dependen de condiciones y orientaciones competentes, especialmente cuando hay personas que requieren apoyos.

Cambiar estado inicial modifica el cruce. Tener la misma envolvente no produce siempre la misma autonomía térmica. También cambian resultados si las ganancias desaparecen junto con la alimentación eléctrica; en este ejercicio G se mantuvo por hipótesis y esa condición debe indicarse.

4. Potencia para mantener una temperatura

Para sostener20 °C de forma estacionaria bajo las condiciones adoptadas, se requiere P=H(20−T_e)−G. Resulta 100×28−200=2.600 W. Esa potencia no es una energía acumulada; debe aportarse mientras permanezca el estado.

Si un equipo solo aporta1.000 W constantes, el nuevo equilibrio sería −8+(200+1.000)/100=4 °C, no20. Disponer de alguna calefacción no significa poder mantener el servicio térmico propuesto.

Tampoco se identifica esa potencia útil con consumo de cualquier equipo. Conversión, distribución y auxiliares requieren otra frontera. El caso usa aporte directo ideal a un nodo para comparar demandas; no selecciona un calefactor ni recomienda utilizar combustión en interiores.

5. Energía de respaldo y potencia admisible

Un subcaso, FRIO-RESP-01, supone ocho kWh de energía de entrada disponible, conversión del noventa por ciento a calor útil y capacidad de potencia suficiente, esta última expresamente hipotética. La energía útil es7,20 kWh.

Si se mantiene continuamente la demanda estacionaria de2,60 kW, la duración energética ideal es 7,20/2,60≈2,7692 horas. No corresponde usar ocho directamente ni sumar esa duración al cruce del nodo sin definir una secuencia de estados.

La cifra excluye auxiliares, arranque, límites de potencia, envejecimiento y cambios de demanda. Una fuente con suficiente energía puede no suministrar la potencia necesaria. La reserva tampoco puede contarse simultáneamente como disponible para otras funciones sin repartir sus consumos.

6. Secuencia con calefacción y sin ella

Si el subcaso mantiene exactamente20 °C hasta agotar la energía ideal y luego se retira el aporte, la evolución posterior comienza desde20 en ese instante. Es una nueva secuencia: un tramo constante seguido por la solución exponencial con tiempo local desde el corte.

No se evalúa la exponencial usando todo el tiempo desde el inicio como si la calefacción nunca hubiese existido. Tampoco se mantiene el equipo después del agotamiento por conservar una marca de disponibilidad. La historia del sistema debe reflejar entradas y estados.

El ejemplo no ofrece una estrategia operativa frente a frío real. Enseña a construir escenarios y a no sumar tiempos calculados bajo condiciones incompatibles. La decisión profesional necesitaría criterios de servicio, equipos y evidencia real.

Figura 366. La temperatura corresponde a un nodo ficticio. Los marcadores no son umbrales sanitarios y el respaldo se estudia con su propia frontera energética.

7. Un modelo de congelación separado

FRIO-FASE-01 contiene un kilogramo de agua idealmente uniforme a5 °C. Se extraen20 W constantes. Se adopta calor específico4,20 kJ/(kg·K) y calor latente de solidificación334 kJ/kg. Son parámetros dados, sin tubería ni recipiente deformable.

Enfriar hasta0 °C requiere21 kJ; a20 W tarda1.050 segundos. Solidificar toda la masa, manteniendo extracción constante y transición ideal a0, requiere334 kJ adicionales:16.700 segundos. El cambio de fase almacena o libera energía sin la misma variación de temperatura sensible [PHY-HEAT].

No se suman esos tiempos al nodo del recinto ni se predice rotura de una tubería. Las condiciones reales de un componente incluyen geometría, transferencia, composición, confinamiento y circulación. El modelo no prescribe descongelar ni retirar hielo; esas intervenciones necesitan procedimientos seguros y competentes.

8. Continuidad de agua, electricidad y acceso

Una función puede depender de varios suministros. Calefacción disponible con un circuito de distribución interrumpido no entrega el mismo servicio. Una reserva eléctrica no resuelve acceso bloqueado o falta de información. NIST trata estas interdependencias como parte de la planificación [HAZ-REDES].

El expediente debe distinguir edificio, equipos, red exterior y operadores. Una componente comprobada no acredita todas las conexiones. También debe identificar qué puede observarse y qué permanece inaccesible o desconocido.

No se crean prioridades universales entre servicios desde el ejercicio. Se definen funciones y consecuencias con responsables competentes, sin usar reservas comprometidas para mejorar un balance. Las necesidades de usuarios y personal forman parte del programa, no un añadido al final del cálculo.

9. Medición, recepción y devolución

La medición debe conservar posición, tiempo, incertidumbre y estado del sistema. Un sensor junto a una fuente de calor puede no representar otro sector. Una lectura de ambiente tampoco prueba temperatura de todas las conducciones o superficies.

Verificar que un equipo arranca no valida su capacidad de mantener una función bajo todas las condiciones [NASA-VERIFY]. El plan debe identificar criterio, configuración, fuente de energía y demanda. Los registros desconocidos no se rellenan con resultados de otra jornada.

Una devolución del caso podría decir: «La potencia de1 kW no mantiene20 °C bajo los parámetros adoptados. La energía de8 kWh solo se convierte en7,20 útiles bajo la hipótesis declarada. La congelación del kilogramo aislado no es un pronóstico sobre tuberías del edificio». Cada conclusión corresponde a una frontera y evita transferencias indebidas.

La incertidumbre del modelo no se reduce a una lectura

El caso adoptó G constante incluso sin calefacción. Otra variante podría perder también esa ganancia, por ejemplo porque proviene de una actividad o equipo que ya no funciona. Con G cero, exterior−8 y las mismas C y H, el equilibrio baja a−8 y la temperatura después de seis horas sería −8+28e^(−0,6)≈7,3667 °C.

La diferencia respecto de8,2691 no procede de redondeo ni de un sensor: cambió una hipótesis física. El expediente debe identificar de dónde provienen las ganancias y si siguen presentes en el estado de interrupción. No se elige uno de los dos resultados según cuál facilite cerrar la memoria. La comparación conserva ambas variantes y determina qué observación o dato permitiría decidir cuál describe mejor un caso real.

Práctica independiente

Otro nodo tiene C1,80 MJ/K, H100 W/K, exterior−5 °C, G100 W e interior inicial18 °C. Calcula equilibrio sin calefacción, τ, temperatura a cuatro horas y potencia ideal para mantener18. Un respaldo separado entrega cinco kWh con conversión0,80: calcula duración a esa potencia constante, suponiendo capacidad suficiente.

Otra masa de dos kilogramos de agua comienza a3 °C. Con los mismos parámetros térmicos y extracción constante de40 W, calcula tiempo hasta0 y tiempo ideal de solidificación posterior. Explica por qué no son tiempos de falla de una instalación.

Autoevaluación y enlace

Puedes conservar secuencia, potencia, energía y estado inicial sin confundir modelos. ARQ-367 estudiará paisaje y sequía con la misma disciplina: una capacidad nominal no crea agua disponible y reducir demanda necesita conservar el significado del servicio.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Cómo estudiar pérdida de calefacción, congelación y respaldo sin confundir temperatura, energía almacenada, potencia disponible y continuidad de los servicios?

Por qué está exactamente aquí

Ocupa el lugar 6 de la Parte 37. Se estudia después de ARQ-365 · Calor extremo y refugio térmico porque usa esa base para responder «¿Cómo estudiar pérdida de calefacción, congelación y respaldo sin confundir temperatura, energía almacenada, potencia disponible y continuidad de los servicios?». Se ubica antes de ARQ-367 · Sequía, vegetación y disponibilidad de agua porque la evidencia producida aquí debe estar disponible para ese paso.

• Prerrequisitos: ARQ-365, ARQ-282, ARQ-303, ARQ-323, ARQ-357
• Capacidad que introduce: EXT-FRIO-01 mantiene C=3,60 MJ/K y H=100 W/K del nodo anterior, pero cambia explícitamente exterior, temperatura inicial y condiciones de servicio. Añade un ejemplo separado de cambio de fase. Resolverás trayectorias, potencia y balances, sin fijar límites sanitarios, métodos de descongelación ni instrucciones de uso de calefactores.
• Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-367, ARQ-369

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-365, ARQ-282, ARQ-303, ARQ-323, ARQ-357"] --> B["ARQ-366 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · HAB-HEALTH WHO Housing and health guidelines, 2018 + PHY-HEAT University Physics Volume 2, 1.6 Mechanisms of Heat…"] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-367, ARQ-369"]

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 frío extremo y continuidad de servicios.
2. Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: EXT-FRIO-01 mantiene C=3,60 MJ/K y H=100 W/K del nodo anterior, pero cambia explícitamente exterior, temperatura inicial y condiciones de servicio. Añade un ejemplo separado de cambio de fase. Resolverás trayectorias, potencia y balances, sin fijar límites sanitarios, métodos de descongelación ni instrucciones de uso de calefactores.
3. Justificar una decisión de frío extremo y continuidad de servicios mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: Otro nodo tiene C1,80 MJ/K, H100 W/K, exterior−5 °C, G100 W e interior inicial18 °C. Calcula equilibrio sin calefacción, τ, temperatura a cuatro horas y potencia ideal para mantener18. Un respaldo separado entrega cinco kWh con conversión0,80: calcula duración a esa potencia constante, suponiendo capacidad suficiente.

Evidencia mínima: EXT-FRIO-01 mantiene C=3,60 MJ/K y H=100 W/K del nodo anterior, pero cambia explícitamente exterior, temperatura inicial y condiciones de servicio. Añade un ejemplo separado de cambio de fase. Resolverás trayectorias, potencia y balances, sin fijar límites sanitarios, métodos de descongelación ni instrucciones de uso de calefactores.

Archivo sugerido: evidence/ARQ-366/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

• La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Cómo estudiar pérdida de calefacción, congelación y respaldo sin confundir temperatura, energía almacenada, potencia disponible y continuidad de los servicios?
• La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: Otro nodo tiene C1,80 MJ/K, H100 W/K, exterior−5 °C, G100 W e interior inicial18 °C. Calcula equilibrio sin calefacción, τ, temperatura a cuatro horas y potencia ideal para mantener18. Un respaldo separado entrega cinco kWh con conversión0,80: calcula duración a esa potencia constante, suponiendo capacidad suficiente.
• Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
• La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-367.
• Puedes conservar secuencia, potencia, energía y estado inicial sin confundir modelos. ARQ-367 estudiará paisaje y sequía con la misma disciplina: una capacidad nominal no crea agua disponible y reducir demanda necesita conservar el significado del servicio.

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-367 · Sequía, vegetación y disponibilidad de agua; conserva el método y vuelve a verificar datos y límites.

Fuentes y alcance de uso

Los casos, derivaciones, prácticas y figuras son originales. Fuentes nuevas consultadas el 23 de septiembre de 2026; las heredadas conservan su alcance. No se declara lectura íntegra cuando la consulta fue parcial.

[HAB-HEALTH] WHO Housing and health guidelines, 2018

World Health Organization. https://www.who.int/publications/i/item/9789241550376

Consulta: Página de presentación y alcance de la guía. Apoyo: Amplitud de condiciones de vivienda relacionadas con salud: ocupación, temperatura, accesibilidad y riesgos. Límite: No se revisó íntegramente la guía ni se adoptan umbrales médicos o constructivos. Los casos no diagnostican salud ni habilitan obras.

[PHY-HEAT] University Physics Volume 2, 1.6 Mechanisms of Heat Transfer

OpenStax / Rice University. https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/1-6-mechanisms-of-heat-transfer

Consulta: Capítulo abierto Apoyo: Conducción, convección, radiación y significado de conductividad Límite: Los ejemplos de este programa son originales; sus propiedades numéricas son supuestos didácticos, no datos de producto.

[HAZ-REDES] Development and Implementation of the Community Resilience Planning Guides

NIST. https://www.nist.gov/community-resilience/planning-guide

Consulta: Presentación de la guía, funciones sociales, infraestructura e interdependencias. Apoyo: Definir servicio y dependencias antes de afirmar continuidad. Límite: No se leyó íntegramente cada volumen o guía enlazada. Los grafos y tiempos de servicio son originales y ficticios.

[NASA-VERIFY] NASA Systems Engineering Handbook, 5.0: Product Realization

National Aeronautics and Space Administration. https://www.nasa.gov/reference/5-0-product-realization/

Consulta: Apartados web de verificación y validación Apoyo: Distinguir conformidad con requisitos de adecuación al uso Límite: La verificación de cálculos no constituye validación de un edificio.