Copper se ha ganado un lugar respetado en los campos relacionados de la arquitectura , la construcción de edificios y el diseño de interiores . [8] Desde catedrales hasta castillos y desde hogares hasta oficinas , el cobre se utiliza para una variedad de elementos arquitectónicos, incluidos techos , tapajuntas , canalones , bajantes , cúpulas , chapiteles , bóvedas , revestimientos de paredes y juntas de dilatación de edificios .
La historia del cobre en la arquitectura puede vincularse a su durabilidad, resistencia a la corrosión , apariencia prestigiosa y capacidad para formar formas complejas. [9] Durante siglos, los artesanos y diseñadores utilizaron estos atributos para construir sistemas de construcción estéticamente agradables y duraderos. [10]
Durante el último cuarto de siglo, el cobre se ha diseñado en una gama mucho más amplia de edificios, incorporando nuevos estilos, variedades de colores y diferentes formas y texturas. [11] Las paredes revestidas de cobre son un elemento de diseño moderno tanto en ambientes interiores como exteriores.
Algunos de los arquitectos modernos más distinguidos del mundo han confiado en el cobre. Los ejemplos incluyen a Frank Lloyd Wright , quien especificó materiales de cobre en todos sus proyectos de construcción; [9] Michael Graves, medallista de oro de la AIA que diseñó más de 350 edificios en todo el mundo; [12] Renzo Piano , que diseñó cobre revestido prepatinado para el NEMO -Metropolis Museum of Science de Ámsterdam ; [13] Malcolm Holzman, cuyas tejas de cobre patinado en el Centro de Comunicaciones de Televisión de WCCO hicieron de la instalación un destacado arquitectónico en Minneaoplis; [14] y Marianne Dahlbäck y Göran Månsson, quienes diseñaron el Museo Vasa , una característica destacada del horizonte de Estocolmo, con un revestimiento de cobre de 12.000 metros cuadrados (130.000 pies cuadrados). [15] La enorme escultura de pez de cobre del arquitecto Frank O. Gehry en lo alto de la Vila Olimpica de Barcelona es un ejemplo del uso artístico del cobre. [16] [17] [18]
El rasgo estético más notable del cobre es su gama de tonalidades , desde un color metálico brillante hasta un marrón iridiscente, pasando por un casi negro y, finalmente, una pátina verdín verdosa . Los arquitectos describen la variedad de marrones como rojizo, chocolate, ciruela, caoba y ébano. [19] La distintiva pátina verde del metal ha sido codiciada durante mucho tiempo por arquitectos y diseñadores.
Este artículo describe los beneficios prácticos y estéticos del cobre en la arquitectura, así como su uso en aplicaciones exteriores, elementos de diseño de interiores y edificios ecológicos.
El cobre ha desempeñado un papel en la arquitectura durante miles de años. Por ejemplo, en el antiguo Egipto , las enormes puertas del templo de Amen-Ra en Karnak estaban revestidas de cobre. En el siglo III a. C., se instalaron tejas de cobre en la cima del templo Lowa Maha Paya en Sri Lanka . [10] Y los romanos utilizaron cobre como cubierta del techo del Panteón en el 27 a.C. [20]
Siglos más tarde, el cobre y sus aleaciones formaron parte integral de la arquitectura medieval . Las puertas de la Iglesia de la Natividad en Belén (siglo VI) están cubiertas con placas de bronce talladas con motivos. Las de Santa Sofía de Constantinopla , de los siglos VIII y IX, están labradas en bronce. Las puertas de bronce de la catedral de Aquisgrán en Alemania datan aproximadamente del año 800 d.C. Las puertas de bronce del baptisterio de la catedral de Florencia fueron terminadas en 1423 d.C. por Ghiberti . [21]
El techo de cobre de la catedral de Hildesheim , instalado en 1280 d.C., sobrevive hasta el día de hoy. [22] Y el techo de Kronborg , uno de los castillos renacentistas más importantes del norte de Europa que fue inmortalizado como el Castillo de Elsinore en Hamlet de Shakespeare , se instaló en 1585 d.C. [23] El cobre de la torre fue renovado en 2009. [24]
Durante años, el cobre estuvo reservado principalmente para instituciones públicas, como iglesias, edificios gubernamentales y universidades. Los techos de cobre son a menudo una de las características arquitectónicas más distinguibles de estas estructuras. [9]
Hoy en día, el cobre arquitectónico se utiliza en sistemas de techos , tapajuntas y albardillas , canaletas y bajantes de lluvia, juntas de expansión de edificios , revestimientos de paredes , cúpulas , chapiteles , bóvedas y varios otros elementos de diseño. Al mismo tiempo, el metal ha evolucionado desde una barrera climática y un elemento de diseño exterior hasta entornos de construcción interiores donde está cambiando la forma en que se decoran los interiores comerciales y residenciales. [25]
En el siglo XXI, el uso del cobre sigue evolucionando en el ambiente interior. Sus propiedades antimicrobianas recientemente comprobadas reducen las cargas bacterianas patógenas en productos como pasamanos , barandillas de camas, accesorios de baño, encimeras , etc. Estos productos antimicrobianos a base de cobre ahora también se están incorporando en instalaciones públicas ( hospitales , residencias de ancianos , instalaciones de transporte público ). como en edificios residenciales debido a los beneficios para la salud pública. (Para consultar el artículo principal, consulte: Superficies táctiles de aleación de cobre antimicrobianas ).
Como metal arquitectónico, el cobre proporciona una excelente resistencia a la corrosión . [26] Las superficies de cobre forman resistentes revestimientos de pátina de óxido-sulfato que protegen las superficies de cobre subyacentes y resisten la corrosión durante mucho tiempo. [19]
El cobre se corroe a tasas insignificantes en aire no contaminado, agua, ácidos no oxidantes desaireados y cuando se expone a soluciones salinas , soluciones alcalinas y productos químicos orgánicos . Los techos de cobre en atmósferas rurales se corroen a tasas de menos de 0,4 mm ( 1 ⁄ 64 pulgadas) en 200 años. [27]
A diferencia de la mayoría de los otros metales, el cobre no sufre corrosión en la parte inferior que puede provocar fallas prematuras en los techos. Con un techo de cobre, los sustratos y estructuras de soporte generalmente fallan mucho antes que el cobre del techo. [11]
Sin embargo, el cobre arquitectónico es susceptible a ataques corrosivos bajo ciertas condiciones. Los ácidos oxidantes , las sales oxidantes de metales pesados, los álcalis , los óxidos de azufre y nitrógeno , el amoníaco y algunos compuestos de azufre y amonio pueden acelerar la corrosión del cobre. La precipitación en áreas con un pH inferior a 5,5 puede corroer el cobre, posiblemente antes de que se forme una pátina o una película protectora de óxido. La precipitación ácida, conocida como lluvia ácida , se debe a las emisiones provenientes de la quema de combustibles fósiles , la fabricación de productos químicos u otros procesos que liberan óxidos de azufre y nitrógeno a la atmósfera . [28] La corrosión por erosión puede ocurrir cuando agua ácida de un techo sin cobre que no neutraliza la acidez, como tejas, pizarra, madera o asfalto, cae sobre una pequeña área de cobre. La corrosión de la línea puede ocurrir si el borde de goteo de un material para techos inerte descansa directamente sobre el cobre. Una solución a esto puede ser elevar el borde inferior de las tejas con una tira inclinada o proporcionar una tira de refuerzo reemplazable entre las tejas y el cobre. [26] El diseño y los detalles adecuados del drenaje de agua, que reducen el tiempo de permanencia del agua ácida en las superficies metálicas, pueden prevenir la mayoría de los problemas de corrosión atmosférica. [28]
El latón , una aleación de cobre y zinc, tiene buena resistencia a la corrosión atmosférica, los álcalis y los ácidos orgánicos. Sin embargo, en algunas aguas potables y en agua de mar, las aleaciones de latón con 20% o más de zinc pueden sufrir ataques corrosivos. [29]
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Los techos de cobre son extremadamente duraderos en la mayoría de los entornos. Han funcionado bien durante más de 700 años, principalmente debido a la pátina protectora que se forma en las superficies de cobre. Las pruebas realizadas en tejados de cobre del siglo XVIII en Europa demostraron que, en teoría, podrían durar mil años. [19]
Los techos de cobre correctamente diseñados minimizan los movimientos debidos a los cambios térmicos. La baja expansión térmica del cobre , un 40% menor que la del zinc y el plomo, [30] ayuda a prevenir el deterioro y las fallas. Además, el alto punto de fusión del cobre garantiza que no se deforme ni se estire como lo hacen otros metales.
En tejados a dos aguas pequeños , el movimiento térmico es relativamente menor y normalmente no supone un problema. En edificios de luces amplias de más de 60 m (200 pies) y cuando se utilizan paneles largos, puede ser necesario un margen para la expansión térmica. Esto permite que el techo "flote" sobre las subestructuras de soporte mientras permanece seguro. [31]
El cobre no requiere limpieza ni mantenimiento. Es especialmente adecuado para zonas de difícil o peligroso acceso después de la instalación.
Cuando se utiliza como cubierta de tejado totalmente soportada, el cobre pesa la mitad (incluido el sustrato) que el plomo y sólo una cuarta parte del peso de los tejados. Esto generalmente proporciona ahorros en los costos de estructura de soporte y materiales. El revestimiento de cobre ofrece oportunidades adicionales para reducir el peso de las estructuras de cobre (para más detalles, consulte: Revestimiento de cobre y Revestimiento de paredes).
El cobre no requiere medidas de ventilación complejas . Es adecuado tanto para construcciones de tejados "cálidos" sin ventilación como para construcciones "frías" ventiladas. [20]
Los equipos electrónicos sensibles son vulnerables a interferencias y vigilancia no autorizada . Estos productos también requieren protección contra altos voltajes . El blindaje de radiofrecuencia (RF) puede abordar estos problemas al reducir la transmisión de campos eléctricos o magnéticos de un espacio a otro.
El cobre es un material excelente para el blindaje de RF porque absorbe ondas de radio y magnéticas . Otras propiedades útiles para el blindaje de RF es que el cobre tiene una alta conductividad eléctrica, es dúctil, maleable y se suelda fácilmente. [32]
Los gabinetes de blindaje de RF filtran un rango de frecuencias para condiciones específicas. Los gabinetes de cobre correctamente diseñados y construidos satisfacen la mayoría de las necesidades de blindaje de RF, desde salas de conmutación eléctrica y de computadoras hasta instalaciones hospitalarias de escaneo por TAC y resonancia magnética . [10] [32] Es necesario prestar especial atención a las posibles penetraciones de escudos, como puertas, ventilaciones y cables.
Un escudo puede ser eficaz contra un tipo de campo electromagnético pero no contra otro. Por ejemplo, una lámina de cobre o una pantalla de protección contra RF serán mínimamente efectivas contra los campos magnéticos de frecuencia industrial. Un escudo magnético de frecuencia industrial podría ofrecer poca reducción de los campos de radiofrecuencia. Lo mismo ocurre con diferentes frecuencias de RF. Una simple pantalla de malla grande puede funcionar bien para frecuencias más bajas, pero puede resultar ineficaz para las microondas. [33]
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Las láminas de cobre para blindaje de RF se pueden formar prácticamente en cualquier forma y tamaño. La conexión eléctrica a un sistema de puesta a tierra proporciona una protección RF eficaz.
La protección contra rayos minimiza los daños a los edificios durante las terminaciones de rayos. Esto generalmente se logra proporcionando múltiples vías interconectadas de baja impedancia eléctrica al suelo.
El cobre y sus aleaciones son los materiales más comunes utilizados en la protección contra rayos residenciales; sin embargo, en entornos industriales químicamente corrosivos, es posible que sea necesario revestir el cobre con estaño. [34] El cobre facilita eficazmente la transmisión de la energía del rayo al suelo debido a su excelente conductividad eléctrica . Además, se dobla fácilmente en comparación con otros materiales conductores.
Cuando se conectan eléctricamente techos de cobre, canaletas y conductores de lluvia a una instalación de conexión a tierra, se proporciona una vía de baja impedancia eléctrica a tierra; sin embargo, sin vías de conducción dedicadas para concentrar el canal de descarga, una superficie energizada dispersa puede no ser lo más deseable. . [11] [35]
Debido a que el cobre tiene una conductividad eléctrica más alta que el aluminio y su impedancia durante la terminación de un rayo es menor, el cobre permite el uso de menos área de superficie de sección transversal por longitud lineal en su recorrido de alambres tejidos que el aluminio. Además, el aluminio no se puede utilizar en hormigón vertido ni en ningún componente subterráneo debido a sus propiedades galvánicas . [36]
Para ser efectivos, los sistemas de protección contra rayos generalmente maximizan la superficie de contacto entre los conductores y la tierra a través de una red de tierra de diferentes diseños. Para complementar las rejillas de puesta a tierra en tierras de baja conductividad, como arena o roca, se encuentran disponibles tubos de cobre largos y huecos llenos de sales metálicas. Estas sales se filtran a través de los orificios del tubo, lo que hace que el suelo circundante sea más conductor y aumenta la superficie total, lo que disminuye la resistencia efectiva. [34]
Los techos de cobre se pueden utilizar como parte de un esquema de protección contra rayos donde la piel de cobre , las canaletas y las tuberías de agua de lluvia se pueden conectar y unir a una instalación de toma de tierra. El espesor de cobre especificado para los materiales de tejados suele ser adecuado para la protección contra rayos. [37] Se puede recomendar un sistema de protección contra rayos dedicado para una protección adecuada contra rayos con un sistema de techo de cobre instalado. El sistema incluiría terminales aéreas y conductores interceptores en el techo, un sistema de electrodos de tierra y un sistema de conductores de bajada que conectarían el techo y los componentes de tierra. Se recomienda que el techo de cobre esté adherido al sistema de conductores. La unión garantiza que los conductores y el techo permanezcan equipotenciales y reduzcan los tapajuntas laterales y posibles daños al techo. [35]
A veces es deseable alterar químicamente la superficie del cobre o de las aleaciones de cobre para crear un color diferente. Los colores más comunes producidos son acabados marrones o estatuarios para latón o bronce y acabados verdes o pátinados para cobre . [38] Los tratamientos superficiales mecánicos, la coloración química y los recubrimientos se describen en otra parte de este artículo en: Acabados.
Los arquitectos suelen recurrir al cobre arquitectónico para buscar continuidad en los elementos de diseño. Por ejemplo, un sistema de techo de cobre se puede diseñar con tapajuntas, revestimientos, respiraderos, canaletas y bajantes de cobre. Los detalles de la cubierta pueden incluir cornisas , molduras , remates y esculturas . [11]
Con el uso cada vez mayor de revestimientos verticales, las superficies verticales y del techo pueden chocar entre sí para mantener la continuidad completa del material y el rendimiento. Las mamparas contra la lluvia y los muros cortina (a menudo unidos con travesaños y parteluces ) también están ganando popularidad en el diseño arquitectónico moderno. [39]
Extensas pruebas en todo el mundo han demostrado que el cobre sin recubrimiento y las aleaciones de cobre (p. ej., latón, bronce, cobre-níquel, cobre-níquel-zinc) tienen fuertes propiedades antimicrobianas intrínsecas con eficacia contra una amplia gama de bacterias , mohos , hongos y virus resistentes a enfermedades . [40] Después de años de pruebas, Estados Unidos aprobó el registro de más de 300 aleaciones de cobre diferentes (cobre, latones, bronces, cobre-níquel y alpaca) como materiales antimicrobianos. Estos desarrollos están creando mercados para el cobre antimicrobiano y sus aleaciones en la arquitectura de interiores. Para satisfacer las necesidades de diseño de superficies, estructuras, accesorios y componentes de construcción, los productos antimicrobianos a base de cobre están disponibles en una amplia gama de colores, acabados y propiedades mecánicas. [8] [41] Pasamanos, encimeras, pasillos, puertas, placas de empuje, cocinas y baños de cobre son solo algunos de los productos antimicrobianos aprobados para hospitales, aeropuertos, oficinas, escuelas y cuarteles militares para matar bacterias dañinas. Consulte: una lista de productos aprobados en EE. UU .
Si bien sigue siendo difícil encontrar una definición universalmente aceptada de sostenibilidad , la Comisión Brundtland de las Naciones Unidas definió el desarrollo sostenible como el desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades. La sostenibilidad, el mantenimiento de la responsabilidad a largo plazo, requiere la conciliación de las demandas ambientales, de equidad social y económicas. Estos "tres pilares" de la sostenibilidad abarcan la gestión responsable del uso de los recursos. Además, puede significar que podemos utilizar un recurso que no dejará de ser abundante a pesar de aumentar su consumo.
El cobre es un material sostenible. Su durabilidad ofrece un servicio prolongado con poco mantenimiento. Sus altas eficiencias energéticas eléctricas y térmicas reducen el desperdicio de energía eléctrica. Sus propiedades antimicrobianas destruyen los microorganismos patógenos que causan enfermedades. Y su alto valor de chatarra y su capacidad de reciclarse continuamente sin pérdida de rendimiento garantizan su gestión responsable como un recurso valioso.
Se encuentra disponible información del inventario del ciclo de vida (LCI) de productos de tubos, láminas y alambres de cobre, utilizando normas ISO y que cubre los sectores de minería y producción primaria de cobre (es decir, fundición y refinación). [42] Utilizados en evaluaciones del ciclo de vida (LCA), particularmente en el sector de la edificación y la construcción, los conjuntos de datos LCI ayudan a los fabricantes de productos que contienen cobre con el cumplimiento y las iniciativas de mejora voluntaria. También apoyan a los responsables políticos en el desarrollo de directrices y regulaciones ambientales con el objetivo de fomentar el desarrollo sostenible .
La larga vida útil de los tejados y revestimientos de cobre tiene un efecto positivo significativo en las evaluaciones de vida útil del cobre frente a otros materiales en términos de consumo de energía incorporado (es decir, la energía total consumida durante cada fase de cada ciclo de vida en MJ/m 2 ), CO 2 generación y costo.
La reciclabilidad es un factor clave de un material sostenible . Reduce la necesidad de extraer nuevos recursos y requiere menos energía que la minería . El cobre y sus aleaciones son prácticamente 100% reciclables [10] y se pueden reciclar infinitamente sin pérdida de calidad (es decir, el cobre no se degrada (es decir, no se recicla ) después de cada ciclo de reciclaje como lo hacen la mayoría de los materiales no metálicos, si son reciclables. en absoluto). El cobre conserva gran parte de su valor de metal primario: la chatarra de primera calidad normalmente contiene al menos el 95% del valor del metal primario del mineral recién extraído . Los valores de desperdicio de materiales de la competencia oscilan entre aproximadamente el 60% y el 0%. Y el reciclaje del cobre requiere sólo alrededor del 20% de la energía necesaria para extraer y procesar el metal primario.
Actualmente, alrededor del 40% de la demanda anual de cobre en Europa [44] y alrededor del 55% del cobre utilizado en arquitectura [11] provienen de fuentes recicladas. Las bobinas y láminas de cobre nuevas suelen tener entre un 75% y un 100% de contenido reciclado.
En 1985, se reciclaba más cobre que la cantidad total de cobre que se consumía en 1950. Esto se debe a la relativa facilidad de reutilizar los desechos del procesamiento y recuperar el cobre de los productos después de su vida útil. [11]
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El rendimiento, el mantenimiento, la vida útil y los costos de recuperación del reciclaje son factores que determinan la rentabilidad de los componentes del edificio. Si bien el costo inicial del cobre es más alto que el de otros metales arquitectónicos, generalmente no es necesario reemplazarlo durante la vida útil de un edificio. Debido a su durabilidad, bajo mantenimiento y valor de rescate final , el costo adicional del cobre puede ser insignificante durante la vida útil de un sistema de techado. [45]
Los techos de cobre son considerablemente menos costosos que los de plomo , pizarra o tejas de arcilla hechas a mano . Sus costos son comparables con los de zinc , acero inoxidable , aluminio e incluso algunas tejas de arcilla y concreto cuando se consideran los costos generales del techo (incluida la estructura). [11]
Algunos estudios indican que el cobre es un material más rentable en términos de ciclo de vida que otros materiales para techos con una vida útil de 30 años o más. [11] [46] [47] Un estudio europeo que comparó los costos del cobre para techos con otros metales, concreto y tejas de arcilla, pizarra y betún encontró que en el mediano y largo plazo (para vidas de 60 a 80 años y 100 años y más), el cobre y el acero inoxidable fueron los materiales para techos más rentables de todos los materiales examinados. [19]
Las técnicas de instalación como la prefabricación, la formación de máquinas in situ, las uniones mecanizadas y el sistema de tiras largas ayudan a reducir los costos de instalación de los techos de cobre. Al reducir los costos de instalación, estas técnicas permiten a los diseñadores especificar el cobre en una gama más amplia de tipos de edificios, no sólo en grandes proyectos prestigiosos como era común en el pasado. [11] [22]
Dado que la chatarra de cobre conserva gran parte de su valor primario, los costos del ciclo de vida del cobre se reducen al contabilizar su valor de rescate. Para obtener más información, consulte la sección Reciclabilidad de este artículo.
Cobre puro. A diferencia de otros metales, el cobre se utiliza frecuentemente en su forma pura (99,9 % Cu) sin alear para aplicaciones de láminas y tiras en techos, revestimientos exteriores y tapajuntas. [8]
El templado es una técnica de tratamiento térmico que se utiliza para aumentar la tenacidad de los metales. Los temples determinan la ductilidad del metal y, por lo tanto, qué tan bien se forma y mantendrá su forma sin soporte adicional. [10] En los EE. UU., el cobre está disponible en seis templados: 060 blando, 1 ⁄ 8 duro laminado en frío, 1 ⁄ 4 laminado en frío de alto rendimiento, medio duro, tres cuartos de duro y duro. [48] [49] En el Reino Unido, sólo existen tres designaciones: blando, medio duro y duro. [22] El cobre y sus aleaciones se definen en los EE. UU. en las Designaciones estándar para cobre y aleaciones de cobre de la ASTM; en Europa por BS EN 1172: 1997 - 'Cobre y aleaciones de cobre en Europa'; y en el Reino Unido por el Código de prácticas estándar británico CP143: Parte 12: 1970.
El cobre templado laminado en frío es, con diferencia, el más popular en la construcción de edificios en los EE. UU. Es menos maleable que el cobre blando, pero es mucho más resistente. [39] A menudo se recomienda cobre templado duro de 1⁄8 laminado en frío para instalaciones de techos y tapajuntas . Es posible que se especifiquen láminas de techo con temperamentos más altos para ciertas aplicaciones. [10] [50]
El cobre templado blando es extremadamente maleable y ofrece mucha menos resistencia que el cobre laminado en frío a las tensiones inducidas por la expansión y la contracción. Se utiliza para trabajos ornamentales complejos y donde se requiere una formación extrema, como en condiciones complicadas de tapajuntas a través de la pared.
El uso principal del cobre de alto rendimiento es en productos tapajuntas, donde tanto la maleabilidad como la resistencia son importantes.
El espesor de las láminas y tiras de cobre se mide en Estados Unidos por su peso en onzas por pie cuadrado. Los espesores comúnmente utilizados en la construcción en los EE. UU. están entre 12 onzas (340 g) y 48 onzas (1400 g). Dado que la industria suele utilizar números de calibre o espesores reales para láminas de metal u otros materiales de construcción, es necesario realizar conversiones entre los diferentes sistemas de medición.
En Europa, el cobre no arsénico desoxidado con fósforo se utiliza con la denominación C106. El cobre se lamina en espesores que oscilan entre 0,5 y 1,0 mm ( 1 ⁄ 64 y 3 ⁄ 64 pulgadas) ( 1,5 a 3,0 mm o 1 ⁄ 16 a 1 ⁄ 8 pulgadas para muros cortina) pero entre 0,6 y 0,7 mm ( 3 ⁄ 128 – Generalmente se utiliza 1 ⁄ 32 pulgadas) de espesor para techos. [11]
Cobre aleado. Las aleaciones de cobre, como el latón y el bronce, también se utilizan en estructuras de edificios residenciales y comerciales. [8] Las variaciones de color se deben principalmente a diferencias en la composición química de la aleación.
Algunas de las aleaciones de cobre más populares y sus números asociados del Sistema de Numeración Unificada (UNS) desarrollados por ASTM [51] y SAE [52] son los siguientes:
En la práctica, el término "bronce" puede usarse para una variedad de aleaciones de cobre con poco o nada de estaño si su color se parece al bronce verdadero.
Hay más información disponible sobre aleaciones de cobre arquitectónicas. [53] [54]
Los criterios por los cuales se seleccionan el cobre y las aleaciones de cobre para proyectos arquitectónicos incluyen el color, la resistencia, la dureza, la resistencia a la fatiga y la corrosión, la conductividad eléctrica y térmica y la facilidad de fabricación. [55] Son esenciales espesores y temples apropiados para aplicaciones específicas; las sustituciones pueden provocar un rendimiento inadecuado. [28]
El cobre arquitectónico se utiliza generalmente en láminas y tiras. La tira tiene 60 cm (24 pulgadas) o menos de ancho, mientras que la hoja tiene más de 60 cm (24 pulgadas) de ancho, hasta 120 cm (48 pulgadas) de ancho por 240 o 300 cm (96 o 120 pulgadas) de largo. además en forma de bobina.
Las consideraciones estructurales juegan un papel importante en el diseño adecuado de las aplicaciones de cobre. La principal preocupación son los efectos térmicos: movimientos y tensiones relacionados con las variaciones de temperatura. Los efectos térmicos pueden adaptarse previniendo el movimiento y resistiendo tensiones acumulativas o permitiendo el movimiento en ubicaciones predeterminadas, aliviando así las tensiones térmicas anticipadas. [56]
La resistencia al viento es una consideración estructural importante. Underwriters Laboratories (UL) realizó una serie de pruebas en sistemas de techos de cobre. Un techo de cobre con juntas alzadas con paneles de prueba de 10 por 10 pies (3 m × 3 m) se sometió al protocolo de prueba de resistencia a levantamientos UL 580. El sistema de cobre no mostró deformaciones inusuales, los listones no se soltaron de la plataforma estructural y el sistema cumplió con los requisitos de UL 580. Se otorgó la designación UL-90. [58] [59]
El cobre y sus aleaciones se unen fácilmente mediante técnicas mecánicas, como engarzado, estacas, remachado y atornillado; o mediante técnicas de unión, como soldadura fuerte , soldadura fuerte y soldadura fuerte . La selección de la mejor técnica de unión está determinada por los requisitos de servicio, la configuración de la unión, el espesor de los componentes y la composición de la aleación.
La soldadura es el método de unión preferido cuando se requieren uniones fuertes y herméticas, como en canalones internos, techos y aplicaciones de tapajuntas. [28] Una costura soldada une dos piezas de cobre en una unidad cohesiva que se expande y contrae como una sola pieza. Las uniones bien soldadas suelen ser más resistentes que el material base original y brindan muchos años de servicio. [59]
A menudo se utilizan sujetadores mecánicos, como tornillos, pernos y remaches, para fortalecer las uniones y uniones. Los tramos largos y continuos de cordones de soldadura pueden provocar fracturas por tensión y, por lo tanto, deben evitarse. [60] La soldadura común de barra de estaño-plomo 50-50 se usa a menudo para cobre sin recubrimiento; Para el cobre recubierto de plomo se utiliza soldadura de estaño y plomo 60-40. [61] Muchas soldaduras sin plomo también son aceptables.
Los adhesivos se pueden utilizar en determinadas aplicaciones. Se pueden unir láminas de aleaciones relativamente delgadas a madera contrachapada o a ciertos tipos de espuma que actúan como aislamiento rígido.
La soldadura fuerte es el método preferido para unir aleaciones de cobre de tuberías y tubos. Las secciones de metal de cobre se unen con un material de relleno no ferroso con un punto de fusión superior a 800 grados Fahrenheit pero por debajo del punto de fusión de los metales base. Se recomiendan juntas ciegas u ocultas ya que la combinación de colores del material de relleno plateado es de regular a pobre.
La soldadura es un proceso en el que piezas de cobre se funden entre sí de manera efectiva, ya sea mediante llama, electricidad o alta presión. Con la creciente disponibilidad de modernos equipos de soldadura TIG, la soldadura de elementos decorativos de cobre incluso de calibre ligero está ganando aceptación.
Hay videos instructivos disponibles sobre técnicas de fundente y soldadura ; cómo hacer uniones de soldadura de costura plana, costuras alzadas de doble bloqueo, costuras superpuestas, soldadura de costuras superpuestas de láminas verticales de cobre y puntadas (incluida la puntada de mariposa); así como estañado , doblado , abocardado y soldadura fuerte de cobre . [62]
Los selladores son una alternativa a la soldadura cuando no se requiere resistencia adicional. En la mayoría de los casos, los selladores no deberían ser necesarios con una instalación de cobre diseñada adecuadamente. En el mejor de los casos, son una solución a relativamente corto plazo que requiere un mantenimiento frecuente. [28] Independientemente, las juntas rellenas de sellador se han utilizado con éxito como medida secundaria de impermeabilización para aplicaciones de techos con junta alzada y con junta de listones donde los techos con pendiente baja tienen menos de 250 mm/m (3 pulgadas por pie). Los selladores también se pueden utilizar en juntas diseñadas principalmente para adaptarse al movimiento térmico del cobre.
Los selladores utilizados deben ser probados por el fabricante y designados como compatibles para su uso con cobre.
En general, el butilo , el polisulfuro , el poliuretano y otros selladores inorgánicos o a base de caucho son razonablemente compatibles con el cobre. Los selladores a base de acrílico , neopreno y nitrilo corroen activamente el cobre. Los selladores de silicona tienen cierto éxito con el cobre, pero se debe verificar su idoneidad antes de su aplicación. [59]
La corrosión galvánica es un proceso electroquímico mediante el cual un metal corroe preferentemente a otro cuando ambos metales están en contacto eléctrico entre sí en presencia de un electrolito , como humedad y sales. Esto se debe a que los metales diferentes tienen diferentes potenciales de electrodo . La diferencia de potencial entre metales diferentes es la fuerza impulsora del ataque acelerado sobre el metal con el número galvánico más bajo (es decir, el ánodo). Con el tiempo, el metal del ánodo se disuelve en el electrolito. [59] [63] [64]
Los metales se clasifican según números galvánicos como medida cualitativa de su nobleza. Estos números califican la resistencia a la corrosión de cualquier metal cuando entra en contacto con otros metales. [60] Una mayor diferencia en el número galvánico entre dos metales en contacto entre sí indica un mayor potencial de corrosión. Los números galvánicos de los metales más comunes utilizados en la construcción se clasifican de la siguiente manera: [65] 1. aluminio; 2. cinc; 3. acero; 4. hierro; 5. acero inoxidable - activo; 6. estaño; 7. plomo; 8. cobre; 9. acero inoxidable - pasivo.
La corrosión galvánica es una preocupación principal en el mantenimiento de techos metálicos. Los ambientes marinos presentan una preocupación adicional debido a la mayor concentración de sales en el aire y el agua. [66]
El cobre es uno de los metales más nobles. No se dañará por el contacto con otros metales, pero provocará corrosión en algunos otros metales si entra en contacto directamente. Los principales metales que preocupan en relación con el contacto directo con el cobre son el aluminio, el acero de calibre ligero y el zinc. No se deben utilizar tapajuntas de aluminio y acero ni sujetadores de acero galvanizado con cobre. El escurrimiento de un techo de cobre corroe los canalones de aluminio y acero. [67] [68] No es necesario aislar el cobre del plomo, el estaño o muchos aceros inoxidables en la mayoría de las circunstancias. [69]
Cuando no es posible evitar el contacto, se requiere un método eficaz de separación de materiales. [61] Si se utilizan pinturas o revestimientos para el aislamiento, estos deben ser compatibles con ambos metales. Entre el cobre y el aluminio se pueden utilizar imprimaciones bituminosas o de cromato de zinc . El bituminoso, el cromato de zinc o una imprimación de plomo rojo pueden ser eficaces para separar el cobre del hierro y otros metales ferrosos. Colocar cinta o juntas con materiales o selladores no absorbentes es eficaz para separar el cobre de todos los demás metales. En áreas con exposición severa, se debe usar plomo o materiales de junta similares, excepto entre cobre y aluminio. Se debe evitar que el agua que drena de las superficies de cobre esté expuesta al aluminio y al acero galvanizado, ya que los rastros de sales de cobre pueden acelerar la corrosión. [59] [69] En algunos casos, la anodización puede proteger el aluminio más grueso, como los parteluces del sistema de ventanas de aluminio.
El cobre pasa por un proceso de oxidación natural que forma una pátina protectora única en el metal. La superficie del metal sufre una serie de cambios de color: desde rosas iridiscentes/salmón hasta naranjas y rojos intercalados con amarillos, azules, verdes y morados cobrizos. A medida que el óxido se espesa, estos colores son reemplazados por marrones rojizos y chocolate, grises pizarra o negros apagados y, finalmente, por un verde claro o azul verdoso. [19]
El proceso de patinado del cobre es complejo. Comienza inmediatamente después de la exposición al medio ambiente con la formación inicial de películas de conversión de óxido de cobre que se notan al cabo de seis meses. La intemperie puede ser desigual al principio, pero la película se vuelve uniforme después de unos nueve meses. [19] En los primeros años, las películas de conversión de sulfuro cuproso y cúprico oscurecen la superficie hasta alcanzar un color marrón y luego un gris pizarra opaco o un negro opaco. La erosión continua transforma las películas de sulfuro en sulfatos , que son las notables pátinas azul verdosas o gris verdosas. [11] [20]
La tasa de conversión de patinado depende de la exposición del cobre a la humedad, la sal y la acidez de los contaminantes formadores de ácido. En climas marinos, todo el proceso de patinado puede tardar entre siete y nueve años. [20] En entornos industriales, la formación de pátina alcanza su etapa final en unos quince a veinticinco años. En atmósferas rurales limpias con bajas concentraciones de dióxido de azufre en el aire, la etapa final puede tardar entre diez y treinta años en desarrollarse. [20] [70] En ambientes áridos, es posible que no se forme ninguna pátina si la humedad es insuficiente. Cuando la pátina se produce en ambientes áridos, puede madurar hasta alcanzar un color marrón ébano o nuez. En todos los entornos, excepto en las zonas costeras, la patinación lleva más tiempo en las superficies verticales debido a una escorrentía de agua más rápida.
Las pátinas de cobre son muy delgadas: sólo 0,05080 a 0,07620 mm (0,002000 a 0,003000 pulgadas) de espesor. Sin embargo, son muy adherentes al metal de cobre subyacente. Las películas de pátina inicial e intermedia de óxido y sulfuro no son particularmente resistentes a la corrosión. La pátina de sulfato final es una capa particularmente duradera que es altamente resistente a todas las formas de corrosión atmosférica y protege el metal subyacente contra la intemperie. A medida que avanza la pátina y se forma la capa de sulfato duradera, la velocidad de corrosión disminuye, con un promedio de entre 0,0001 y 0,0003 mm (3,9 × 10 −6 –1,18 × 10 −5 pulgadas) por año. Para una lámina de 0,6 milímetros (0,024 pulgadas) de espesor, esto equivale a menos del 5% de corrosión en un período de 100 años. [11] [71] Hay más información disponible sobre la patinación del cobre. [28] [60] [72] [73]
El cobre y sus aleaciones se pueden "acabar" para darle un aspecto, sensación y/o color particular. Los acabados incluyen tratamientos superficiales mecánicos, coloraciones químicas y revestimientos. Estos se describen aquí.
Tratamientos superficiales mecánicos. Existen varios tipos de tratamientos superficiales mecánicos. Los acabados de fábrica se obtienen mediante procesos de producción normales, como laminación, extrusión o fundición. Los acabados "pulidos" imparten una apariencia brillante similar a un espejo después de esmerilar, pulir y pulir. Los acabados con "textura direccional" proporcionan un brillo satinado suave y aterciopelado en un patrón continuo de finos rayones casi paralelos. Los acabados "mate texturizados no direccionales" logran una textura rugosa, principalmente en piezas fundidas, ya que se aplica arena en aerosol o granalla de metal a alta presión. Y los acabados "estampados", hechos presionando una lámina de aleación de cobre entre dos rollos, producen una apariencia texturizada y en relieve.
Pátina inducida químicamente. En ocasiones, los arquitectos solicitan un color de pátina particular durante la instalación. Los sistemas de prepatinado químicamente inducidos aplicados en fábrica pueden producir una amplia gama de acabados de colores similares al patinado natural. El cobre prepatinado es particularmente útil en reparaciones cuando es necesario lograr coincidencias de color cercanas con los techos de cobre viejos. [74] La prepatinación también se considera en algunos materiales de construcción modernos, como revestimientos verticales, plafones y canalones donde se desea la patinación pero que normalmente no ocurriría. [11]
La coloración química de metales es un arte que implica artesanía y experiencia. Las técnicas de coloración dependen del tiempo, la temperatura, la preparación de la superficie, la humedad y otras variables. [38] Los fabricantes producen láminas de cobre prepatinado en entornos controlados utilizando procesos químicos patentados. Los acabados de pátina verde se desarrollan principalmente utilizando cloruro ácido o sulfato ácido. Los tratamientos con cloruro de amonio ( sal amoniacal ), cloruro cuproso / ácido clorhídrico y sulfato de amonio tienen cierto éxito. [75] [76] Los acabados estatuarios se pueden producir en marrón claro, medio y oscuro, dependiendo de la concentración y el número de aplicaciones de coloración. Una ventaja es que el tratamiento disimula las marcas superficiales en el cobre con acabado brillante y puede avanzar en el proceso de patinado natural. [11] [38]
Debido a la cantidad de variables involucradas, las pátinas inducidas químicamente son propensas a problemas como falta de adhesión, tinción excesiva de materiales adyacentes e incapacidad para lograr una uniformidad de color razonable en grandes áreas de superficie. No se recomienda el patinado químico aplicado en el campo debido a variaciones de temperatura, humedad y requisitos químicos. [59] Las garantías son prudentes al comprar cobre prepatinado para proyectos arquitectónicos. [ cita necesaria ]
Se encuentran disponibles técnicas y recetas útiles para colorear cobre, latón, latón amarillo, bronce, bronce fundido, dorado de metal, junto con varios acabados de textura físicos y químicos. [77]
Recubrimientos. Los recubrimientos transparentes preservan el color natural, la calidez y el tono metálico de las aleaciones de cobre. Sin embargo, particularmente en aplicaciones exteriores, introducen mantenimiento en lo que naturalmente es un material libre de mantenimiento. Son productos químicos orgánicos que se secan a temperatura ambiente o requieren calor para curar o evaporar el disolvente. Ejemplos de recubrimientos orgánicos transparentes incluyen alquídicos , acrílicos , acetato-butirato de celulosa, epoxi , nitrocelulosa , silicona y uretano . Hay más detalles disponibles. [78] [79]
Los aceites y ceras excluyen la humedad de las superficies de cobre y simultáneamente mejoran su apariencia al resaltar un rico brillo y profundidad de color. El engrase se utiliza normalmente para prolongar el tiempo que el cobre expuesto permanece en un tono de marrón a negro. No mantendrá el cobre brillante en una instalación exterior. Los aceites y ceras ofrecen protección a corto plazo para aplicaciones exteriores y protección a largo plazo para aplicaciones interiores. [80]
El aceite predomina para trabajos de techado y tapajuntas. Los aceites más populares son el aceite de limón, USP, el aceite de hierba de limón, el EI nativo, los aceites de parafina, el aceite de linaza y el aceite de ricino . En techos o tapajuntas de cobre, la reaplicación tan infrecuente como una vez cada tres años puede retardar eficazmente la formación de pátina. En climas áridos, el lapso máximo entre contaminación puede extenderse de tres a cinco años.
El encerado generalmente se reserva para componentes arquitectónicos sujetos a inspección minuciosa y/o tráfico. Las mezclas consideradas satisfactorias incluyen cera de carnauba y trementina de madera , o cera de abejas y trementina de madera , o ceras en pasta. [76]
Los recubrimientos de pintura opaca se utilizan principalmente para trabajos aplicados sobre cobre cuando se desea integridad y longevidad del sustrato, pero se requiere un color específico distinto de los tonos de cobre naturales. [81]
Los recubrimientos de zinc-estaño son una alternativa a los recubrimientos de plomo ya que tienen aproximadamente la misma apariencia y trabajabilidad. [82] [83]
Los recubrimientos de esmalte vítreo se utilizan principalmente para obras de arte sobre cobre.
Más detalles sobre acabados de cobre están disponibles. [84] [85] [86] [87]
Los artesanos y diseñadores utilizan los beneficios inherentes del cobre para construir sistemas de construcción duraderos y estéticamente agradables. Desde catedrales hasta castillos y desde hogares hasta oficinas, el cobre se utiliza en muchos productos: techos inclinados y de baja pendiente, plafones , fascias , tapajuntas , canalones , bajantes , juntas de expansión de edificios, cúpulas , chapiteles y bóvedas . El cobre también se utiliza para revestir paredes y otras superficies en el ambiente exterior e interior. [10] [11] [88]
El cobre ofrece un carácter y una durabilidad únicos como material para tejados. Su apariencia puede complementar cualquier estilo de edificio, desde el tradicional hasta el moderno. Su calidez y belleza lo convierten en un material deseable para muchos arquitectos. El cobre también satisface las demandas de arquitectos y propietarios de edificios en cuanto a coste de vida útil, facilidad de fabricación, bajo mantenimiento y respeto al medio ambiente.
La instalación de techos de cobre es un oficio que requiere instaladores experimentados. Su ductilidad y maleabilidad lo convierten en un material compatible para formar estructuras de techo irregulares. Es fácil martillar o trabajar en diseños impermeables sin masilla ni juntas. [89] Las cúpulas y otras formas de techos curvos se manejan fácilmente con cobre.
Cuando se diseña e instala correctamente, un techo de cobre proporciona una solución de techado económica y a largo plazo. Las pruebas realizadas en tejados de cobre europeos del siglo XVIII demostraron que, en teoría, los tejados de cobre pueden durar mil años. [19]
Otra ventaja de los sistemas de techado de cobre es que son relativamente fáciles de reparar. Para pequeños hoyos o grietas, las áreas afectadas se pueden limpiar y rellenar con soldadura . Para áreas más grandes, los parches se pueden cortar y soldar en su lugar. Para áreas importantes, el cobre afectado se puede cortar y reemplazar usando una costura soldada plana. [28]
Los techos de cobre se pueden diseñar para igualar o superar a otros materiales en términos de ahorro de energía. Un conjunto de techo de cobre ventilado en Oak Ridge National Laboratories (EE. UU.) redujo sustancialmente la ganancia de calor en comparación con las tejas de acero recubiertas de piedra (SR246E90) o las tejas de asfalto (SR093E89), lo que resultó en menores costos de energía. [90]
Los tipos de techos de cobre incluyen: [91]
Los techos con juntas alzadas se componen de paneles preformados o formados en el campo. Los paneles corren paralelos a la pendiente del techo y están unidos a paneles adyacentes con juntas alzadas de doble bloqueo. Tacos de cobre encerrados en estas costuras aseguran el techo a la plataforma.
El techo con juntas de listones consta de bandejas de cobre que corren paralelas a la pendiente del techo, separadas por listones de madera. Los listones están cubiertos con tapas de cobre que se sueltan en bandejas adyacentes para ayudar a asegurar el techo. Los listones fijados a los listones aseguran los paneles del tejado. Se requieren costuras transversales para unir los extremos de los moldes preformados.
Los techos con juntas horizontales, también llamados estilo Bermuda, consisten en bandejas de cobre donde la dimensión larga corre horizontalmente a través del techo, unidas a clavadores de madera horizontales. Se utiliza un escalón en cada clavadora para permitir que las bandejas adyacentes se bloqueen de manera efectiva. La altura y el espaciado de los escalones permiten diferentes apariencias.
Un diseño común para un techo de chevrón se basa en una construcción de unión de listones a la que se unen listones auxiliares. Con un diseño adecuado, los listones decorativos pueden tener casi cualquier forma o tamaño y extenderse en cualquier dirección.
Los sistemas de techado con juntas planas y soldadas se utilizan normalmente en tejados planos o de pendiente baja. También se utilizan en superficies curvas como cúpulas y bóvedas de cañón.
Los techos de cobre sin soldadura con costura plana son una opción similar a las tejas para aplicaciones con pendientes altas.
Los techos abuhardillados se utilizan en superficies verticales o casi verticales. En su mayor parte, estos techos se basan en una construcción con junta alzada o con junta de listón.
Los sistemas de paneles largos (paneles y longitudes de costura superiores a 3 mo 10 pies) se adaptan a la tensión de expansión acumulativa sobre largos tramos de láminas de cobre. Estas instalaciones pueden ser complicadas debido a la longitud de la placa del techo versus la longitud de la costura, el diseño y el espaciado de los listones y las características de expansión física de las láminas de cobre. Esta expansión se debe acomodar fijando la sartén por un extremo (que acumula la expansión en el extremo suelto) o fijando el centro de la sartén (que acumula la mitad de la expansión en ambos extremos libres). [59] [92] Además de los paneles, las tejas de cobre pueden agregar singularidad a un sistema de techado. Se pueden utilizar en cualquier forma de tejado y en todo tipo de climas. [93]
Si bien la mayoría de los materiales de construcción modernos son bastante resistentes a la penetración de la humedad, muchas juntas entre unidades de mampostería, paneles y elementos arquitectónicos no lo son. Los efectos del movimiento natural debido al asentamiento, la expansión y la contracción pueden eventualmente provocar fugas.
El cobre es un excelente material para tapajuntas debido a su maleabilidad, resistencia, soldabilidad, trabajabilidad, alta resistencia a los efectos cáusticos de morteros y ambientes hostiles y larga vida útil. Esto permite construir un tejado sin puntos débiles. Dado que es costoso reemplazar el tapajuntas si falla, la larga vida útil del cobre es una importante ventaja de costos. [19] [64]
Se recomienda cobre templado duro laminado en frío de 1 ⁄ 8 pulgadas (3,2 mm) para la mayoría de las aplicaciones de tapajuntas. Este material ofrece más resistencia que el cobre blando a las tensiones de expansión y contracción. Se puede especificar cobre blando cuando se requiere una formación extrema, como en techos con formas complicadas. El movimiento térmico en los tapajuntas se evita o se permite solo en ubicaciones predeterminadas. [61]
Los tapajuntas instalados incorrectamente pueden promover la corrosión de la línea y acortar la vida útil del tapajuntas valle, especialmente en ambientes ácidos. El riesgo es más frecuente en el borde anterior de las tejas, donde los bordes de las tejas descansan sobre el tapajuntas de cobre. [58] [59]
Los tapajuntas a través de la pared desvían la humedad que ha entrado en la pared antes de que pueda causar daños. El contrajuntas desvía el agua hacia el tapajuntas de la base, que, a su vez, la desvía hacia otros materiales.
Existen varios tipos de tapajuntas y cofias de cobre. Hay explicaciones esquemáticas disponibles. [94] [95] [96]
Las canaletas y bajantes con fugas pueden causar daños graves al interior y al exterior de un edificio. El cobre es una buena opción para canaletas y bajantes porque forma juntas fuertes a prueba de fugas. Se espera que las canaletas y bajantes fabricados con cobre duren más que otros materiales metálicos y plásticos. Incluso en ambientes costeros propensos a la corrosión o en áreas con lluvia ácida o smog , las canaletas y bajantes de cobre pueden brindar 50 años o más de servicio. [97] [98]
Los bajantes pueden ser lisos o ondulados, redondos o rectangulares. Por lo general, se utiliza cobre laminado en frío de dieciséis o veinte onzas (450 o 570 g). También se encuentran disponibles diseños decorativos.
Los canalones de cobre suspendidos se sostienen mediante soportes o colgadores de latón o cobre, o mediante correas de latón. Los revestimientos de canalones de cobre a menudo se construyen en estructuras de soporte con estructura de madera. Los imbornales se utilizan para proporcionar una salida a través de parapetos o topes de grava en techos planos y edificados para permitir el drenaje del exceso de agua. Se pueden utilizar junto con canaletas y bajantes para desviar el flujo de agua al lugar deseado. Los sumideros de cobre para tejados se utilizan generalmente para drenar áreas pequeñas del tejado, como marquesinas. Los desagües de sumideros de techo no se recomiendan para sistemas generales de drenaje de techos.
Una de las desventajas del cobre es su propensión a manchar materiales de construcción de colores claros, como el mármol o la piedra caliza . [19] Las manchas verdes son particularmente visibles en superficies de colores claros. El cobre recubierto de plomo puede producir una mancha negra o gris que puede combinarse bien con materiales de construcción más claros. Las manchas se pueden reducir recogiendo el escurrimiento en canaletas y dirigiéndolo lejos del edificio a través de bajantes o diseñando bordes de goteo para ayudar a reducir la cantidad de humedad cargada de cobre que entra en contacto con el material de debajo. Recubrir la superficie adyacente del material poroso con un sellador de silicona transparente también reduce las manchas. Es posible que no se produzcan manchas en áreas de escurrimiento rápido debido al corto tiempo de permanencia del agua en el cobre.
Hay muchos tipos de cúpulas , chapiteles y bóvedas de cobre , tanto con geometrías simples como con superficies curvas complejas y diseños multifacéticos. [99] Los ejemplos incluyen cúpulas circulares con sistemas de juntas planas diagonales, cúpulas circulares con sistemas de juntas alzadas, cúpulas circulares con sistemas de juntas planas, agujas cónicas, techos con juntas planas sobre agujas octogonales, bóvedas de cañón con junta alzada y bóvedas de cañón con junta plana. Se encuentra disponible información sobre los pasos para los diseños de paneles de domo [100] y las especificaciones para construcciones de cobre [101] .
El revestimiento de cobre se ha vuelto popular en la arquitectura moderna. La tecnología permite a los arquitectos incorporar características visualmente deseables en sus diseños, como revestimientos de metal en relieve o moldeados.
El revestimiento permite fabricar estructuras con mucho menos peso que el cobre sólido. Los compuestos de cuatro milímetros de espesor ( 5 ⁄ 32 pulgadas) pesan 10 kgf/m 2 (2,08 libras por pie cuadrado), sólo el 35% de lo que pesa el cobre sólido del mismo espesor. [102]
El revestimiento de cobre se utiliza en exteriores y ambientes interiores de edificios. En el exterior de los edificios, las láminas de revestimiento de cobre, las tejas y los paneles prefabricados protegen los edificios de los elementos, actuando como primera línea de defensa contra el viento, el polvo y el agua. El revestimiento es ligero, duradero y resistente a la corrosión, lo que es especialmente importante en edificios grandes. [103] Las aplicaciones interiores comunes incluyen paredes de vestíbulos , plafones , revestimientos de columnas y paredes interiores de cabinas de ascensores .
El revestimiento de cobre se puede cortar, fresar, serrar, limar, perforar, atornillar, soldar y curvar para formar formas complejas. Hay una variedad de acabados y colores disponibles.
Las paredes planas, circulares y de formas inusuales se pueden revestir con revestimiento de cobre. La mayoría se forman en el campo a partir de material laminado. También pueden ser prefabricados. Además, se encuentran disponibles sistemas de ingeniería como paneles aislados, paneles alveolares no aislados, paneles de pantalla de cobre y revestimientos estructurales de paredes. El revestimiento de cobre horizontal proporciona una apariencia relativamente plana con finas líneas horizontales. Los paneles de cobre biselados tienen profundidad para efectos de sombras intensas. El revestimiento plano tiene sombras mínimas. Los paneles estructurales están diseñados para fijarse directamente a una estructura de pared sin el uso de un sustrato continuo. Los paneles de bloqueo planos diagonales se utilizan en superficies curvas, como cúpulas, chapiteles y bóvedas. Los paneles de bloqueo planos horizontales son básicamente idénticos a los techos con juntas planas aplicados sobre una superficie vertical. Los paneles de malla de cobre son una pantalla de acabado liviano que puede perforarse o tener aberturas moldeadas para funcionar como pantallas solares o decorativas. Un muro cortina de aleación de cobre es una cubierta exterior no estructural de un edificio que protege del paso del tiempo. [104] El revestimiento de cobre compuesto se fabrica uniendo láminas de cobre a ambos lados de una lámina termoplástica rígida .
Se encuentran disponibles varios sistemas diferentes de revestimiento de fachadas de cobre:
Técnica de costura. Se trata de una construcción de revestimiento clásica vertical u horizontal que se utiliza en diseños de fachadas y tejados de cobre. Disponible en láminas y listones, el revestimiento se fija con clips. Dado que la estanqueidad al agua puede no ser un problema en superficies verticales, las juntas alzadas en ángulo suelen ser suficientes. Las costuras alzadas de doble bloqueo a menudo no son necesarias. Enlaces a fotografías de uniones horizontales y verticales y juntas planas en Copper Gateway de la Universidad de Debrecen en Hungría [105] y de fachadas unidas revestidas de cobre preoxidado en el Hotel Crowne Plaza Milano, en Milán , Italia , [106] están disponibles.
Tejas del sistema. Las tejas son tejas planas rectangulares o cuadradas prefabricadas para techos, paredes y componentes individuales de construcción. Tienen 180 0 pliegues a lo largo de los cuatro bordes: dos pliegues hacia el lado exterior y dos hacia el interior. Las tejas se entrelazan durante la instalación. La fijación queda oculta con clips de acero inoxidable o cobre sobre chapa de madera o paneles trapezoidales. El corte y plegado a máquina garantiza que las tejas tengan dimensiones uniformes. Se encuentran disponibles enlaces a ejemplos ilustrados de tejas de cobre en un entorno exterior [107] e interior [108] .
Paneles. Los paneles son láminas de cobre preperfilado con longitudes de hasta 4 a 5 m (13 a 16 pies) y anchos estándar de hasta 500 mm (20 pulgadas). Son elementos de revestimiento de dos caras que pueden ser con o sin base terminal. El montaje se realiza según el principio machihembrado o mediante superposición. Los paneles se pueden montar vertical, horizontal o diagonalmente. Hay tres formas básicas: paneles machihembrados colocados verticalmente como revestimiento de fachada de superficie nivelada; paneles machihembrados colocados horizontalmente como revestimiento de fachada de superficie nivelada; y paneles personalizados colocados en diferentes direcciones con fijación vista o enmascarada, a ras de la superficie o superpuestos. Se encuentran disponibles enlaces a fotografías representativas de paneles de color dorado [109] y verde patinado [110] .
Casetes del sistema. Se trata de un sistema de pared ventilada rectangular rígida que consta de paneles metálicos curvos o planos montados y asegurados a una estructura de soporte. Los cuatro bordes vienen predoblados de fábrica. Los bordes doblados en cada lado permiten que las piezas grandes de chapa queden niveladas con la superficie del revestimiento. La fijación suele realizarse mediante remachados, tornillos o utilizando soportes angulares o ganchos de perno para fijar los casetes directamente al sustrato. Los casetes del sistema están preperfilados para cumplir con requisitos arquitectónicos específicos. Se encuentran disponibles enlaces a fotografías representativas de revestimientos de casetes. [111] [112]
Chapas perfiladas. Las chapas perfiladas son ideales para cubrir grandes superficies de revestimiento sin juntas gracias a sus perfiles regulares y discretos. Disponibles en una amplia variedad de formas, son ideales para tejados planos nuevos, fachadas y tejados inclinados y trabajos de renovación. Los perfiles disponibles incluyen: perfiles corrugados de onda sinusoidal; perfiles trapezoidales con varias geometrías; y perfiles personalizados con geometría y cantos especiales. Pueden prefabricarse y especificarse con patrones en relieve u otros diseños.
Formas especiales. Se encuentran disponibles fachadas con formas especiales para impartir los efectos visuales deseados. Las láminas de metal perforadas están disponibles con una variedad de formas (redondas, cuadradas, oblongas, etc.) y disposiciones (rectangulares, diagonales, paralelas, escalonadas, etc.). Se pueden diseñar para crear patrones sutiles, 'súper gráficos' y texto. También se encuentran disponibles estructuras de malla y textiles. Se encuentran disponibles enlaces a fotografías de edificios revestidos con formas especiales. [113] [114] [115]
Diseñar para el movimiento de los componentes del edificio debido a la temperatura, las cargas y el asentamiento es una parte importante de los detalles arquitectónicos. Las juntas de dilatación de edificios proporcionan barreras al exterior y cubren espacios entre los componentes. El cobre es un material excelente para juntas de dilatación porque es fácil de formar y dura mucho tiempo. Se encuentran disponibles detalles sobre las condiciones del techo, los bordes del techo y los pisos. [116]
El cobre mejora estéticamente los sistemas de paredes interiores, techos, accesorios, muebles y herrajes al evocar una atmósfera de calidez, tranquilidad y calma. En cuanto a las ventajas de rendimiento, es liviano, resistente al fuego, duradero, trabajable y no orgánico (no desprende gases). Los interiores típicos a base de cobre incluyen paneles, tejas , mamparas, adornos , accesorios y otras mejoras decorativas. [10]
Dado que las superficies de cobre matan los microbios patógenos , los arquitectos que diseñan instalaciones públicas, como hospitales e instalaciones de transporte público , consideran los productos de cobre como un beneficio para la salud pública . [8] [41] En los últimos años, las encimeras de cobre , las campanas extractoras, los fregaderos , las manijas, los pomos de las puertas , los grifos y los adornos de los muebles se han puesto de moda, tanto por su apariencia como por sus propiedades antimicrobianas . (Ver artículo principal: Superficies táctiles antimicrobianas de aleación de cobre ).
El cobre se une en ambientes interiores mediante soldadura a tope, remaches, clavos, tornillos, pernos, uniones alzadas, uniones superpuestas (con y sin sujetadores), uniones planas, bridas atornilladas, estrías, solapes al ras y uniones de listones. [117]
Los materiales sostenibles son elementos clave de los edificios ecológicos . Algunos beneficios de los materiales sostenibles incluyen durabilidad, larga vida útil, reciclabilidad y eficiencia energética y térmica. El cobre ocupa un lugar destacado en todas estas categorías.
El cobre es uno de los conductores térmicos y eléctricos más eficientes de la naturaleza, lo que ayuda a conservar energía. Debido a su alta conductividad térmica, se utiliza ampliamente en sistemas de calefacción de edificios , bombas de calor de intercambio directo y equipos de energía solar y agua caliente. Su alta conductividad eléctrica aumenta la eficiencia de la iluminación , los motores eléctricos, los ventiladores y los electrodomésticos, lo que hace que el funcionamiento de un edificio sea más rentable con menos energía y menor impacto ambiental. [118]
Dado que el cobre tiene una mejor conductividad térmica que los materiales habituales para fachadas y tejados, es muy adecuado para los sistemas de fachadas solares térmicas. La primera aplicación comercial de un sistema solar térmico de fachada de cobre totalmente integrado se instaló en el complejo público de natación de Pori, en Finlandia . La instalación es un ejemplo urbano de sostenibilidad y reducción de emisiones de carbono . La fachada solar funciona en conjunto con los colectores del techo y se complementa con energía fotovoltaica montada en el techo que proporciona 120.000 kWh de calor, una cantidad de energía equivalente a la utilizada anualmente por seis casas familiares promedio en el clima frío de Finlandia. [119]
Un estándar del sistema de clasificación de Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental ( LEED ) del Consejo de Construcción Ecológica de los Estados Unidos (USGBC ) exige que los edificios recién construidos incluyan materiales que contengan contenido reciclado antes y después del consumo. La mayoría de los productos de cobre utilizados en la construcción (excepto los materiales eléctricos que requieren cobre virgen altamente refinado) contienen un gran porcentaje de contenido reciclado. Ver: Cobre en la arquitectura#Reciclaje.
Los programas de premios destacan las instalaciones de arquitectura de cobre en Canadá, Estados Unidos [120] y Europa. [121] También existe un Concurso Internacional sobre el Cobre y el Hogar. [122] Juzgados por expertos en arquitectura y en la industria del cobre, los criterios para los programas de premios incluyen el cobre en el diseño de edificios, el arte de la instalación del cobre, la excelencia en innovación y la renovación histórica.