El valor U: El indicador del aislamiento térmico
El valor U (antes valor k) es el indicador más importante para evaluar la calidad del aislamiento térmico de un elemento constructivo. Indica cuánto calor fluye por segundo a través de un metro cuadrado de superficie del elemento cuando la diferencia de temperatura es de un kelvin.
¿Qué significa el valor U?
Definición: El valor U indica el flujo de calor en vatios que atraviesa 1 m² de superficie del elemento cuando la diferencia de temperatura entre interior y exterior es de 1 kelvin (= 1°C).
Unidad: W/(m²·K) – Vatios por metro cuadrado y kelvin
La regla práctica
- Valor U bajo = Poca pérdida de calor = Buen aislamiento
- Valor U alto = Mucha pérdida de calor = Mal aislamiento
| Valor U | Valoración | Ejemplo |
|---|---|---|
| 0,1 - 0,2 W/m²K | Muy bueno | Muro de casa pasiva |
| 0,2 - 0,3 W/m²K | Bueno | Obra nueva estándar |
| 0,3 - 0,5 W/m²K | Medio | Edificio antiguo rehabilitado |
| 0,5 - 1,0 W/m²K | Regular | Parcialmente aislado |
| > 1,0 W/m²K | Malo | Edificio antiguo sin aislar |
Ejemplo de cálculo: ¿Qué significa el valor U en la práctica?
Un muro exterior con:
- Superficie: 10 m²
- Valor U: 0,24 W/m²K
- Temperatura interior: 20°C
- Temperatura exterior: 0°C
Cálculo: Flujo de calor = U × A × ΔT = 0,24 × 10 × 20 = 48 vatios
A -10°C exterior: 0,24 × 10 × 30 = 72 vatios
En comparación: Un muro sin aislar con U = 1,5 W/m²K:
Flujo de calor = 1,5 × 10 × 30 = 450 vatios – ¡más de 6 veces más!
¿Cómo se calcula el valor U?
El valor U se obtiene a partir de las resistencias térmicas de todas las capas:
Fórmula: U = 1 / RT
con RT = Rsi + R1 + R2 + ... + Rn + Rse
- RT = Resistencia térmica total (m²K/W)
- Rsi = Resistencia superficial interior
- R1, R2... = Resistencias térmicas de las capas
- Rse = Resistencia superficial exterior
La resistencia de una capa
Cada capa de material tiene una resistencia térmica:
Fórmula: R = d / λ
- R = Resistencia térmica (m²K/W)
- d = Espesor de la capa (m)
- λ = Conductividad térmica (W/mK)
La conductividad térmica λ
La conductividad térmica λ (lambda) es una propiedad del material:
| Material | λ (W/mK) | Valoración |
|---|---|---|
| Cobre | 380 | Extremadamente conductor |
| Acero | 50 | Muy conductor |
| Hormigón | 2,1 | Conductor |
| Ladrillo macizo | 0,8 | Moderadamente conductor |
| Madera | 0,13 | Poco conductor |
| Lana mineral | 0,035 | Aislante |
| EPS (poliestireno) | 0,035 | Aislante |
| PUR/PIR | 0,024 | Aislante de alto rendimiento |
| Aire (en reposo) | 0,025 | Teóricamente óptimo |
Cuanto menor sea λ, mejor aísla el material. Los aislantes tienen valores λ inferiores a 0,1 W/mK – típicamente 0,03-0,04 W/mK.
Las resistencias superficiales
En las superficies se produce una transferencia de calor entre el aire y el elemento:
| Situación | Rsi (interior) | Rse (exterior) |
|---|---|---|
| Hacia arriba (techo) | 0,10 m²K/W | 0,04 m²K/W |
| Horizontal (muro) | 0,13 m²K/W | 0,04 m²K/W |
| Hacia abajo (suelo) | 0,17 m²K/W | 0,04 m²K/W |
Ejemplo de cálculo completo
Un muro exterior con sistema de aislamiento térmico exterior (SATE):
| Capa | d (cm) | λ (W/mK) | R (m²K/W) |
|---|---|---|---|
| Enlucido interior | 1,5 | 0,70 | 0,02 |
| Fábrica de ladrillo | 24 | 0,79 | 0,30 |
| Aislamiento EPS | 14 | 0,035 | 4,00 |
| Enlucido exterior | 1,5 | 0,87 | 0,02 |
Cálculo: RT = 0,13 + 0,02 + 0,30 + 4,00 + 0,02 + 0,04 = 4,51 m²K/W
U = 1 / 4,51 = 0,22 W/m²K
Los 14 cm de aislamiento (R = 4,00) suponen más del 88% de la resistencia total.
Valores U de diferentes elementos constructivos
Muros exteriores según época de construcción
| Año de construcción | Construcción | Valor U típico |
|---|---|---|
| antes de 1918 | Ladrillo macizo 50cm | 1,2-1,5 W/m²K |
| 1919-1948 | Ladrillo macizo 38cm | 1,4-1,7 W/m²K |
| 1949-1968 | Bloque hueco 30cm | 1,0-1,4 W/m²K |
| 1969-1978 | Bloque hueco + 4cm aislamiento | 0,6-0,9 W/m²K |
| 1979-1994 | Hormigón celular/aislamiento | 0,4-0,6 W/m²K |
| 1995-2009 | Aislamiento 10-12cm | 0,3-0,4 W/m²K |
| desde 2010 | Aislamiento 14-20cm | 0,2-0,28 W/m²K |
| Casa pasiva | Aislamiento 30cm+ | < 0,15 W/m²K |
Ventanas según generación
| Generación | Acristalamiento | Ug | Uw |
|---|---|---|---|
| antes de 1978 | Vidrio simple | 5,8 | 5,0-5,5 |
| 1978-1995 | Doble sin LowE | 3,0 | 2,7-3,1 |
| 1995-2005 | Doble con LowE | 1,1 | 1,3-1,6 |
| 2005-2015 | Triple estándar | 0,7 | 1,0-1,2 |
| desde 2015 | Triple premium | 0,5 | 0,8-0,9 |
Ug vs. Uw:
- Ug = Valor U solo del vidrio (g = glazing)
- Uw = Valor U de toda la ventana incl. marco (w = window)
- El marco suele ser peor que el vidrio.
Cubierta/Forjado del último piso
| Estado | Valor U típico |
|---|---|
| Sin aislar | 2,0-3,5 W/m²K |
| 6cm de aislamiento | 0,5-0,6 W/m²K |
| 12cm de aislamiento | 0,25-0,30 W/m²K |
| 20cm de aislamiento | 0,15-0,18 W/m²K |
| 30cm de aislamiento | 0,10-0,12 W/m²K |
Forjado de sótano/Solera
| Estado | Valor U típico |
|---|---|
| Sin aislar | 0,8-1,2 W/m²K |
| 6cm de aislamiento | 0,4-0,5 W/m²K |
| 10cm de aislamiento | 0,25-0,30 W/m²K |
| 16cm de aislamiento | 0,15-0,20 W/m²K |
Requisitos normativos
La normativa energética define requisitos mínimos:
En rehabilitación de elementos individuales (valores orientativos)
| Elemento | Valor U máximo |
|---|---|
| Muro exterior | 0,24 W/m²K |
| Cubierta/forjado superior | 0,24 W/m²K |
| Forjado de sótano | 0,30 W/m²K |
| Ventanas | 1,30 W/m²K (Uw) |
| Puertas exteriores | 1,80 W/m²K |
Obra nueva (edificio de referencia)
| Elemento | Valor U de referencia |
|---|---|
| Muro exterior | 0,28 W/m²K |
| Cubierta | 0,20 W/m²K |
| Solera | 0,35 W/m²K |
| Ventanas | 1,30 W/m²K |
Atención: Los valores normativos son requisitos mínimos. Para un dimensionamiento económico de la calefacción (especialmente para bombas de calor), suelen ser convenientes valores U mejores.
Fuentes de error en los valores U
1. Valores de laboratorio vs. realidad
| Factor | Influencia en el valor U |
|---|---|
| Humedad en la fábrica | +10 a +30% |
| Aislamiento incompleto | +20 a +50% |
| Puentes térmicos (no incluidos) | Adicionalmente 0,05-0,15 W/m²K |
2. Diferentes métodos de cálculo
- Procedimiento simplificado: Valores tabulados según época de construcción
- Cálculo detallado: Composición capa por capa
- Medición: In situ con medidor de flujo de calor
3. Confusión de indicadores
| Símbolo | Significado |
|---|---|
| U | Coeficiente de transmisión térmica (elemento) |
| Ug | Valor U del vidrio |
| Uw | Valor U de la ventana completa |
| Uf | Valor U del marco de la ventana |
| λ | Conductividad térmica (material) |
| R | Resistencia térmica |
Mejora del valor U mediante aislamiento
¿Cuánto aislamiento produce qué valor U?
Ejemplo: Muro exterior (valor inicial 1,4 W/m²K)
| Aislamiento adicional | Nuevo valor U | Mejora |
|---|---|---|
| 4 cm (λ = 0,035) | 0,55 W/m²K | -61% |
| 8 cm | 0,34 W/m²K | -76% |
| 12 cm | 0,25 W/m²K | -82% |
| 16 cm | 0,20 W/m²K | -86% |
| 20 cm | 0,16 W/m²K | -89% |
La ley de los rendimientos decrecientes: Los primeros centímetros de aislamiento son los más efectivos. Pasar de 0 a 8 cm es más eficaz que pasar de 16 a 24 cm.
La calculadora de carga térmica
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Fuentes
- DIN EN ISO 6946 – Elementos constructivos – Resistencia térmica y coeficiente de transmisión térmica
- DIN 4108-2 – Protección térmica y ahorro de energía en edificios
- DIN EN ISO 10077-1 – Comportamiento térmico de ventanas
- GEG 2020 – Ley de Energía de los Edificios (Alemania)