Calculadora de transferencia de calor
Calcula la conducción de calor en régimen estacionario a través de una losa, pared, ventana o placa con la ley de Fourier. Elige hasta cuatro capas en serie entre 23 materiales o introduce tu propia conductividad térmica, y obtén el flujo de calor en vatios y BTU/h, el valor R y el valor U totales, y la temperatura en cada interfaz.
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Cómo usar Calculadora de transferencia de calor
- Elige el número de capas y la unidad de espesor.
- Elige el material de cada capa (o Personalizado con tu propio k) e introduce su espesor, empezando por el lado caliente.
- Marca las películas superficiales para paredes y ventanas de edificios expuestas al aire interior y exterior.
- Introduce el área y las temperaturas de ambos lados o la diferencia de temperatura.
- Lee el flujo de calor, el valor R y el valor U, y comprueba en la tabla y el gráfico qué capa aporta más aislamiento.
Fórmulas de conducción
- Una sola capa (ley de Fourier): Q = k × A × (T_hot − T_cold) ÷ L
- Resistencia de una capa: R = L ÷ k (m²·K/W); para toda el área, R_th = L ÷ (k A) (K/W)
- Capas en serie: R_total = R₁ + R₂ + … + R_películas; Q = A × ΔT ÷ R_total
- Valor U: U = 1 ÷ R_total; densidad de flujo de calor q = U × ΔT (W/m²)
- Temperatura en la interfaz: la caída a través de cada capa es q × R_capa
- Conversiones de unidades: 1 W = 3.412 BTU/h; RSI × 5.678 = valor R de EE. UU.; 1 BTU·in/h·ft²·°F = 0.1442 W/m·K
Conductividad térmica de materiales comunes
| Material | k (W/m·K) | R de EE. UU. por pulgada | RSI de 100 mm |
|---|---|---|---|
| Cobre | 385 | 0.0004 | 0.0003 |
| Acero al carbono | 50 | 0.003 | 0.002 |
| Hormigón (denso) | 1.4 | 0.10 | 0.07 |
| Vidrio de ventana | 1.0 | 0.14 | 0.10 |
| Ladrillo común | 0.72 | 0.20 | 0.14 |
| Madera blanda (pino) | 0.12 | 1.2 | 0.83 |
| Manta de fibra de vidrio | 0.040 | 3.6 | 2.5 |
| Panel de espuma EPS | 0.036 | 4.0 | 2.8 |
| Panel de espuma XPS | 0.030 | 4.8 | 3.3 |
| Panel de espuma de poliisocianurato | 0.023 | 6.3 | 4.3 |
R de EE. UU. por pulgada = 0.0254 ÷ k × 5.678. Los valores son típicos; los productos reales varían con la densidad, la antigüedad y la humedad.
Consejos para buenas estimaciones
- El aislamiento manda. En una pared típica el aislamiento aporta el 80–90% de la resistencia; el pladur y el revestimiento añaden poco.
- La estructura es un puente térmico. Los montantes de madera (R de unos 1.2 por pulgada) cubren el 15–25% de una pared, así que el valor R de la pared completa es menor que el valor de la cavidad que se muestra aquí.
- Usa la diferencia de temperatura de diseño para dimensionar calefactores (por ejemplo, la temperatura de diseño invernal del 99% de tu zona) y temperaturas medias para estimaciones de energía estacionales.
- Los metales apenas aíslan. Una capa de acero o aluminio casi no añade resistencia; el flujo de calor a través del metal desnudo lo limitan las películas superficiales.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la conducción de calor?
Ley de Fourier para una capa plana en régimen estacionario: Q = k × A × ΔT ÷ L, donde k es la conductividad térmica (W/m·K), A el área (m²), ΔT la diferencia de temperatura a través de la capa (K o °C) y L el espesor (m). El resultado Q está en vatios; multiplícalo por 3.412 para obtener BTU/h.
¿Cómo calculo la transferencia de calor a través de varias capas?
Suma las resistencias térmicas en serie. Cada capa tiene R = L ÷ k (m²·K/W); el total es R₁ + R₂ + … más las películas superficiales. Después Q = A × ΔT ÷ R_total. La capa con la R más alta se lleva la mayor parte de la caída de temperatura.
¿Cuál es la diferencia entre el valor R y el valor U?
El valor R es la resistencia al flujo de calor (cuanto más alto, mejor aísla); el valor U es su inverso, U = 1 ÷ R, el flujo de calor por unidad de área y por grado (cuanto más bajo, mejor). Los valores R del SI (RSI, m²·K/W) multiplicados por 5.678 dan los valores R de EE. UU. (h·ft²·°F/BTU).
¿Qué son las películas de aire superficiales?
Una fina capa de aire casi inmóvil se adhiere a toda superficie y añade un poco de resistencia. La norma ISO 6946 usa 0.13 m²·K/W en el interior de una pared y 0.04 m²·K/W en el exterior. Importan mucho en capas finas y conductoras, como un vidrio simple, y muy poco en una pared aislada.
¿Cuánto calor pasa a través de un vidrio simple?
Un vidrio de 4 mm por sí solo tiene R = 0.004 ÷ 1.0 = 0.004 m²·K/W, casi nada; con las películas superficiales el total es de unos 0.174 m²·K/W, un valor U cercano a 5.7 W/m²·K. Para 1 m² con 20 °C dentro y 0 °C fuera son aproximadamente 115 W.
¿Incluye la convección y la radiación?
Solo a través de las resistencias fijas de las películas superficiales, que combinan convección y radiación en condiciones interiores y exteriores típicas. No modela infiltraciones de aire, puentes térmicos como los montantes, la humedad ni el calentamiento transitorio. Para estimar la pérdida de calor de una habitación completa, usa una calculadora de pérdida de calor de habitaciones.
¿Qué valores de conductividad térmica se usan?
Valores típicos publicados a temperatura ambiente, p. ej., cobre 385, acero al carbono 50, hormigón 1.4, vidrio 1.0, fibra de vidrio 0.040 y XPS 0.030 W/m·K. Los productos reales varían con la densidad, la humedad y la temperatura, así que usa el valor del fabricante con la opción Personalizado cuando lo tengas.
¿Se prueban todas las herramientas de FreeToolCabin para comprobar su calidad y precisión?
Sí. Cada herramienta del sitio pasa pruebas automáticas en navegadores reales para comprobar que el resultado es correcto y que no hay errores. Si encuentras un fallo o tienes una sugerencia, escríbenos a [email protected] y lo revisaremos.