1. ¿Para qué sirve el coeficiente U? 🏠🔥❄️

Cuando hay diferencia de temperatura, se fuga calor. El coeficiente global de transferencia \(U\) responde: ¿cuánto calor por segundo atraviesa esta pared/ventana por cada metro cuadrado y por cada grado de diferencia?

\[ \dot Q = U\,A\,\Delta T . \]

• \(U\) bajo ⇒ buena chamarra térmica. 🧥
• \(U\) alto ⇒ camiseta de red… brrr. 🥶

Si no viste el bloque “Transferencia de calor”: \(U\) empaqueta conducción + convección superficial (+ radiación si importa) en un número único.

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2. De \(R\) a \(U\) y viceversa 🔄

Cada capa ofrece una resistencia térmica \(R\) (cuanto más grande, mejor bloqueo). Para una sola capa homogénea de espesor \(L\) y conductividad \(k\):

\[ R = \frac{L}{k} . \]

Varias capas en serie (incluidas las “películas” de aire interior / exterior con coeficientes \(h_i,\,h_o\)):

\[ R_{\text{tot}} = \frac{1}{h_i} + \sum_j \frac{L_j}{k_j} + \frac{1}{h_o} . \]

El coeficiente global:

\[ U = \frac{1}{R_{\text{tot}}} . \]

Regla mental: \(R\) grande ⇔ \(U\) pequeño. Dobla \(R\) ⇒ mitad de \(U\).

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3. Materiales comunes 📊

Valores típicos a temperatura ambiente y seco. (Los reales varían con densidad, humedad, etc.)

Aire quieto ya aísla decentemente; metales son autopistas térmicas. 🚗💨

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4. Muro en capas: ejemplo exprés 🧱

Supón (interior→exterior): yeso \(1{,}3\,cm\), lana mineral \(5\,cm\), ladrillo \(10\,cm\), película aire ext. Usa valores \(k\) de la tabla y \(h_i = 8\,W\,m^{-2}\,K^{-1}\), \(h_o = 25\,W\,m^{-2}\,K^{-1}\).

1. Calcula cada \(R_j = L_j/k_j\).
2. Suma películas: \(1/h_i\), \(1/h_o\).
3. Inversa para \(U\).

Resultado típico: \(U \approx 0{,}4\,W\,m^{-2}\,K^{-1}\). Sin la lana (¡ouch!) \(U\sim1{,}4\).

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5. Puentes térmicos 🌉

Un tornillo de acero atravesando tu súper muro crea un atajo de baja resistencia. El \(U\) “efectivo” del conjunto sube.

Estrategias anti-puente:

• Separadores plásticos / “thermal breaks”.
• Tornillería escalonada (no recta).
• Capas continuas de aislamiento exterior.

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6. Aislamiento extremo: vacío & MLI 🚀

En el espacio no hay convección; quedan conducción estructural + radiación. Las mantas MLI (Multi-Layer Insulation: Mylar metalizado + separadores y vacío) logran \(U \lesssim 10^{-3}\,W\,m^{-2}\,K^{-1}\).

El escudo solar de JWST mantiene instrumentos a \(\sim40\,K\) mientras la cara “soleada” está >\(300\,K\). 🔥⇄❄️

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7. Humedad: el villano invisible 💧

Cuando el aislante se moja, su \(k\) se dispara y el \(R\) efectivo cae.

\[ k_{\text{húmedo}} \gtrsim 10\times k_{\text{seco}} \quad \text{(orden de magnitud en algunas espumas).} \]

Buenas prácticas: barrera de vapor del lado caliente, ventilación hacia afuera, drenajes.

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8. Ventanas & vidrios dobles 🪟

El vidrio conduce; la cámara de aire/gas agrega \(R\). U-factors típicos:

Cálculo: Área 3\,m\(^2\), \(\Delta T=20\,K\).

• Doble viejo: \(\dot Q = 2{,}8\times3\times20 \approx 168\,W\).
• Triple moderno: \(1{,}0\times3\times20 = 60\,W\). Ahorro ≈ 2/3. 💰

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9. Malentendidos frecuentes ❌

1. “Pared gruesa = buen aislante” → solo si \(k\) bajo; concreto gordito aún tiene \(U\) alto.
2. “Pintar de blanco baja \(U\)” → blanco baja ganancia solar (radiación), pero \(U\) = conducción+películas.
3. “Vacío perfecto = cero pérdidas” → radiación siempre pasa (ver \(\sigma\varepsilon T^{4}\)).
4. “Mi casa está sellada, ya no se escapa calor” → filtra aire o revienta humedad; balancea aislamiento con ventilación controlada.

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10. Conclusión & próximos pasos 🚦

Controlar \(U\) y \(R\) = controlar tu factura energética y el confort térmico. Misma física para casas pasivas, termos de café, tanques criogénicos y sondas espaciales.

← Transferencia de calor — Los tres caminos del calor.

→ Ventilación con recuperación — Respirar sin derrochar energía.