Un techo metálico es un sistema de techado formado por piezas o tejas metálicas que presentan resistencia a la corrosión, impermeabilidad al agua y larga vida útil. Es un componente de la envolvente del edificio . Las piezas metálicas pueden ser una cubierta sobre un techo estructural no impermeable, o pueden ser láminas autoportantes.
El plomo y el cobre han desempeñado un papel importante en la arquitectura durante miles de años (ver: cobre en la arquitectura ). El plomo fue uno de los primeros y más fáciles metales de fundir y, con un punto de fusión bajo, se podía formar fácilmente para que fuera impermeable. Como subproducto de la fundición de plata, en la época romana estaba fácilmente disponible y era relativamente barata. [1]
En el siglo III a. C. , se instalaron tejas de cobre en lo alto del templo Lovamahapaya en Sri Lanka . [2] Los romanos utilizaron cobre como cubierta del techo del Panteón en el año 27 a.C. [3] Siglos más tarde, el cobre y sus aleaciones fueron parte integral de la arquitectura medieval europea . El techo de cobre de la catedral de Santa María de Hildesheim , instalado en 1280 d.C. , sobrevivió hasta su destrucción durante los bombardeos de la Segunda Guerra Mundial. [4] El techo de Kronborg , uno de los castillos renacentistas más importantes del norte de Europa (inmortalizado como el Castillo de Elsinore en Hamlet de Shakespeare ) se instaló en 1585 EC. [5] El cobre de la torre fue renovado en 2009. [6]
Cuando la fundición de hierro se generalizó a principios del siglo XIX , aunque el proceso de fundición era complicado, el mineral era tan abundante que el hierro se volvió más barato que el plomo y mucho más barato que el cobre. Más tarde se determinó que la corrosión del hierro ( óxido ) podía detenerse o al menos ralentizarse sumergiendo las láminas de hierro calientes en estaño o zinc fundido , formando una capa metalúrgica que las protegía. Terne , una placa de hierro sumergida en una soldadura de 80-90% de plomo y solo el resto de estaño, era más barata que la hojalata hecha de la misma manera, y el plomo era más resistente en uso externo a largo plazo que el estaño o el zinc solos. Terne se hizo popular para techos y artículos agrícolas resistentes a la intemperie. [ cita necesaria ]
En 1829, Henry Palmer, ingeniero de la London Dock Company, patentó "láminas metálicas corrugadas o con mellas" que añadían rigidez adicional al doblarse en una dirección a la manera de una viga . Esto permitió que la chapa de hierro fuera autoportante cuando se usaba como techo; un relato contemporáneo elogió el material como "el techo más ligero y resistente (por su peso) desde los días de Adán". [7]
Después de que expirara la patente de Palmer en 1843, el " hierro galvanizado corrugado " (CGI) se convirtió en el material para techos favorito en todo el mundo. [7] A finales del siglo XIX, las acerías reemplazaron las fábricas de hierro y el producto que utilizaba acero podía hacerse más delgado para obtener la misma envergadura y rigidez, pero el término "CGI" permanece en el Reino Unido y Australia hasta el presente. A principios del siglo XX , después de haber sido utilizados con fines militares en las trincheras y para las cabañas Nissen o Quonset , los techos "CGI" fueron ampliamente utilizados pero tenían un estatus bajo. [7] Después de que arquitectos como Walter Gropius y Buckminster Fuller utilizaron el material, y con diseños brillantes y estilizados "modernistas del desierto" como la Casa Stahl de Pierre Koenig (con un techo interior de metal expuesto, pero no CGI real), recuperó estatus. [7] La casa de Albert Frey en Palm Springs de 1964 utilizó acero corrugado real como techo, así como revestimiento exterior de aluminio corrugado. [8]
Los techos metálicos son 100% reciclables y pueden fabricarse con otros productos reciclados. Las tejas de asfalto están basadas en petróleo y otros químicos hacen que su proceso de reciclaje sea más tóxico, la mayoría de las tejas no se reciclan y 20 mil millones de libras se envían a los vertederos cada año y tardan cientos de años en descomponerse. La emisividad de los techos de metal es mejor al reflejar la radiación solar entre un 10% y un 75%, según la elección del color, en comparación con los techos de asfalto que reflejan entre un 5% y un 25%, según su color. Durante la vida útil del techo de metal, mantienen el 95 % de la capacidad reflectante en comparación con otros tipos de techo que pierden entre el 20 % y el 40 % de su capacidad reflectante. Los revestimientos altamente reflectantes de la pintura de los tejados metálicos pueden reducir las facturas de servicios públicos en un 40%. [9]
Los techos de metal pueden durar hasta 100 años y los instaladores ofrecen garantías de 50 años. [10] Debido a su longevidad, la mayoría de los techos de metal son menos costosos que las tejas de asfalto a largo plazo. [11]
Las cubiertas metálicas pueden estar compuestas por un alto porcentaje de material reciclado y son 100% reciclables. [12] No se calienta tanto como el asfalto , un material común para techos, y refleja el calor lejos del edificio que se encuentra debajo en verano. A mayor escala, su uso reduce el efecto isla de calor de las ciudades en comparación con el asfalto. Junto con sus mejores capacidades de aislamiento, los techos de metal pueden ofrecer no sólo una reducción del 40% en los costos de energía en el verano, sino también una reducción de hasta el 15% en los costos de energía en el invierno, según un estudio de 2008 realizado por el Laboratorio Nacional Oak Ridge. Este hallazgo se basa en el uso de un sistema de flejes de cuatro pulgadas entre la madera contrachapada y el metal de "color frío" en la parte superior, [13] que proporciona un espacio de aire entre el revestimiento del techo de madera contrachapada y el metal. Los metales de colores fríos son colores claros y reflectantes, como el blanco. El estudio continuó diciendo que volver a sellar y aislar los conductos de aire en el ático ahorrará aún más dinero. [14]
Los techos de metal también son livianos, crean poca tensión en las estructuras de soporte del techo que soportan la carga y pueden instalarse sobre un techo existente. Un techo liviano es muy útil para estructuras grandes o antiguas, ya que ayuda a mantener la integridad estructural general del edificio. [15] A pesar de su peso ligero, los techos de metal proporcionan una mayor resistencia al viento en comparación con otros materiales para techos. Esto se debe a que los sistemas de techos metálicos utilizan paneles entrelazados. Las láminas metálicas para techos también son resistentes a cualquier tipo de ataque de plagas e insectos. [dieciséis]
Los techos de metal a veces están hechos de acero galvanizado corrugado : una lámina de acero forjado se recubría con zinc y luego se laminaba para formar láminas corrugadas . Otro método consiste en mezclar zinc , aluminio y acero recubierto de silicio . Estos productos se venden con varios nombres comerciales como "Zincalume" o "Galvalume". La superficie puede mostrar el acabado de zinc en bruto o puede usarse como metal base bajo colores revestidos de fábrica.
Los techos metálicos con junta alzada vienen en láminas de hasta 30 pies (9,1 m) de largo o, a veces, más, y anchos de 12, 14, 16 o 18 pulgadas (300, 360, 410 o 460 mm). La costura alzada suele ser de 1+1 ⁄ 2 o 1+3 ⁄ 4 pulgadas (38 o 44 mm). Son más costosos desde el principio en cuanto a instalación y costos de material, pero duran más que las tejas de asfalto ; con una vida útil de más de 50 años [ se necesita aclaración ] , son menos costosos que los techos de tejas de asfalto. Requieren menos mantenimiento que los techos de metal corrugado debido a los sujetadores expuestos en ese techo.
Los techos con costura mecánica se unen mediante una cerradora de techos y pueden tener una costura simple o doble, lo que significa que se pueden plegar hacia abajo una vez para unirlos o doblarlos hacia abajo dos veces para una protección adicional contra la intemperie. Este es el más caro de los tres tipos pero es el más resistente a la intemperie. [ cita necesaria ]
Un lado de la lámina con costura alzada se bloquea a presión en la otra lámina con costura alzada que está sujeta al techo, ocultando esos sujetadores, y el otro lado de la lámina se sujeta al techo con tornillos, y la siguiente lámina cubrirá esos tornillos. también. Los tornillos del sujetador no deben atornillarse demasiado para permitir que la lámina se expanda y contraiga con los cambios de temperatura; cada ranura del sujetador tiene algo de espacio para pasar el tornillo y ajustarse a la expansión térmica . La posible rotura de las cabezas de los sujetadores es la desventaja de este método si se instala incorrectamente o por el desgaste causado por el clima fluctuante. [ cita necesaria ]
El bloqueo a presión con clips metálicos sujetos al techo permite una mayor expansión térmica que los techos metálicos con junta alzada y tiras de sujetadores. Los sujetadores y clips están ocultos debajo de las láminas metálicas del techo, y esta opción es un poco más costosa que el techo con junta alzada con cierre a presión y tira de sujetadores. [ cita necesaria ]
Con la creciente eficiencia de la energía solar de película delgada , su instalación en techos metálicos se ha vuelto competitiva en costos con respecto a las células solares monocristalinas y policristalinas tradicionales . Los paneles de película delgada son flexibles y corren por los techos metálicos con junta alzada y se adhieren al techo metálico con adhesivo , por lo que no se necesitan agujeros para instalarlos. Los cables de conexión pasan por debajo de la cumbrera en la parte superior del techo. La eficiencia oscila entre el 10% y el 18%, pero solo cuesta entre $2,00 y $3,00 por vatio de capacidad instalada, en comparación con el monocristalino, que tiene una eficiencia del 17% al 22% y cuesta entre $3,00 y $3,50 por vatio de capacidad instalada. La energía solar de película delgada pesa entre 7 y 10 onzas por pie cuadrado. Los paneles solares de película delgada duran entre 10 y 20 años [17] pero tienen un retorno de la inversión más rápido que los paneles solares tradicionales; los techos de metal duran entre 40 y 70 años antes de ser reemplazados, en comparación con los 12 a 20 años de un techo de tejas de asfalto . [18]
Los techos de chapa ondulada son láminas prefabricadas que se doblan y ondulan para hacerlas más rígidas.
Los techos de metal corrugado tienen un precio similar al de la instalación de techos de tejas asfálticas. Los sujetadores se atornillan a través del metal hacia el techo y requieren más mantenimiento para garantizar que los tornillos permanezcan asegurados. Los techos de metal corrugado pueden durar entre 30 y 45 años con el mantenimiento adecuado. [ cita necesaria ]
También se pueden emplear láminas de tejas metálicas. Suelen ser de acero pintado o revestido de piedra. Los paneles para tejados de acero revestidos de piedra están fabricados de acero revestido de zinc/aluminio con una capa de gel acrílico. Las piedras suelen ser un producto natural con un revestimiento cerámico coloreado. El acero inoxidable es otra opción. Por lo general, se lamina en perfiles de junta alzada para techos; sin embargo, también hay disponibles tejas individuales. Otros metales utilizados para tejados son el plomo , el estaño y el aluminio y el cobre .
El cobre se utiliza para techos porque ofrece resistencia a la corrosión, durabilidad, larga vida útil, bajo mantenimiento, blindaje de radiofrecuencia, protección contra rayos y beneficios de sostenibilidad. Los techos de cobre son a menudo una de las características arquitectónicas más distinguibles de edificios destacados, incluidas iglesias, edificios gubernamentales y universidades. [20] Hoy en día, el cobre se utiliza no solo en sistemas de techado, sino también en tapajuntas y albardillas , canaletas y bajantes de lluvia, cúpulas, chapiteles, bóvedas y varios otros elementos de diseño arquitectónico. En el Centro Lyle de Estudios Regenerativos en Pomona, California, se eligió el cobre para el techo basándose en principios regenerativos: si el edificio fuera desmantelado, el cobre podría reutilizarse debido a su alto valor en el reciclaje y su variedad de usos potenciales. 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. [21]
Se utilizan varios tipos de revestimientos en paneles metálicos para evitar la oxidación, proporcionar impermeabilización o reflejar el calor. Están fabricados en diversos materiales como epoxi y cerámica.
Se pueden aplicar revestimientos cerámicos sobre materiales de techos metálicos para agregar propiedades reflectantes del calor. La mayoría de los revestimientos cerámicos están hechos de pintura normal con perlas de cerámica mezcladas como aditivo.
A veces se aplican recubrimientos al cobre. [22] [23] Los recubrimientos transparentes preservan el color natural, la calidez y el tono metálico de las aleaciones de cobre. Los aceites excluyen la humedad de los techos y tapajuntas de cobre y, al mismo tiempo, mejoran su apariencia al resaltar un rico brillo y profundidad de color. Los aceites más populares son el aceite de limón (como el USP ), el aceite de hierba de limón (como el de las Indias Orientales), los aceites de parafina , el aceite de linaza y el aceite de ricino . En techos o tapajuntas de cobre, la reaplicación una vez cada tres años puede retardar eficazmente la formación de pátina. En climas áridos , el lapso máximo entre impregnaciones podrá ampliarse hasta cinco años. Los recubrimientos de pintura opaca se aplican principalmente sobre cobre cuando se desea integridad y longevidad del sustrato, pero se requiere un color específico distinto de los tonos de cobre naturales. [24] Los techos cubiertos con láminas de plomo no se consideran techos metálicos hoy en día, pero dado que el plomo se une metalúrgicamente (ver soldadura ), las finas capas de plomo sobre el cobre son muy duraderas. El cobre recubierto de plomo se puede utilizar cuando se desea la apariencia de plomo expuesto o cuando el agua contaminada con cobre procedente de aleaciones de cobre desnudo normalmente mancharía materiales de construcción de colores más claros, como mármol , piedra caliza , estuco , mortero u hormigón . [25] Los recubrimientos de zinc-estaño son una alternativa a los recubrimientos de plomo ya que tienen aproximadamente la misma apariencia y trabajabilidad. [26] [27]
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