Los metales utilizados con fines arquitectónicos incluyen plomo , para tuberías de agua , techos y ventanas; estaño , transformado en hojalata ; zinc , cobre y aluminio , en una variedad de aplicaciones que incluyen techos y decoración; y hierro , que tiene usos estructurales y de otro tipo en forma de hierro fundido o hierro forjado , o convertido en acero . Las aleaciones de metales utilizadas en la construcción incluyen bronce (principalmente cobre y estaño); latón (cobre y zinc); metal monel y alpaca , que consisten principalmente en níquel y cobre; y acero inoxidable , con componentes importantes de níquel y cromo .
El bajo punto de fusión del plomo permitió su uso a gran escala a lo largo de la historia de la humanidad. El plomo fue uno de los primeros metales que se utilizaron para fabricar láminas de metal con fines arquitectónicos. [1] Las tuberías de agua se construían con frecuencia con plomo, hasta que a finales del siglo XIX se dieron a conocer sus riesgos para la salud.
El plomo no se oxida y ha sido un material popular para techos durante siglos, ya que se usa para techos, tapajuntas, canaletas, bajantes y cabezales conductores. El plomo era más adecuado para techos de poca pendiente, ya que los techos empinados experimentaban deslizamiento. Los techos de plomo en regiones con grandes fluctuaciones de temperatura, como los estados del Atlántico medio , experimentaron deterioro por expansión y contracción constantes, llamada fatiga. A principios del siglo XIX, se utilizó un material para techos llamado " terne " o "terneplate", que consistía en chapa de hierro o chapa de acero recubierta de una aleación de plomo y estaño . Con frecuencia se confunde con la hojalata . [2]
El plomo también se utilizaba con frecuencia para los cristales de las ventanas de los tragaluces y las vidrieras. También se utilizaba para pequeñas piezas de escultura y ornamentación de jardines. El plomo se añadía con frecuencia a la pintura: el plomo rojo se utilizaba como pigmento anticorrosivo para el hierro y el plomo blanco se utilizaba como pintura para las casas de madera. La pintura a base de plomo era uno de los materiales más duraderos desarrollados como revestimiento exterior protector. El uso de pintura con plomo se ha restringido en la mayoría de los edificios debido a la preocupación por el envenenamiento por plomo .
El estaño es demasiado blando para ser utilizado por sí solo con fines arquitectónicos, por lo que generalmente se divide en dos categorías: la aleación de estaño con otros metales, como el cobre, para formar bronce , y el recubrimiento de estaño sobre metales más duros, como el hierro o el acero estañados. Los bronces arquitectónicos suelen contener alrededor de un 90 % de cobre y un 10 % de estaño, aunque el contenido puede variar ampliamente. El término " techo de estaño " es un nombre inapropiado y los primeros fabricantes no utilizaron el nombre. Sin embargo, a las personas que trabajaban con chapa metálica se les llamaba hojalateros, por lo que el término podría haber surgido de este título. [3]
La hojalata era un tipo de material arquitectónico que consistía en láminas de hierro o acero recubiertas de estaño. Los "techos de hojalata", un tipo de hojalata, se usaban originalmente para armaduras, pero con el tiempo se usaron como material para techos. La hojalata también se usaba para decoración, como ventanas ornamentales, dinteles de puertas y techos de hojalata . El metal estampado ornamental hecho de hojalata era una alternativa asequible a las yeserías . Aunque la hojalata todavía está disponible hoy en día para techos, techados y tapajuntas, generalmente se considera cara ya que el costo inicial es mayor que el de los tipos de techos modernos comunes, como tejas de asfalto o techos de hormigón. Un techo o cielorraso de hojalata bien mantenido generalmente dura varias veces más que los materiales modernos y es más económico cuando se tiene en cuenta la vida útil más larga. [4]
En Bélgica, Francia y Alemania se utilizaba zinc puro para tejados, donde sustituía al cobre y al plomo, que eran más caros. A partir de la década de 1820, se importó zinc en láminas belgas a Estados Unidos, que utilizaban los constructores de la ciudad de Nueva York y otros lugares. El zinc puro está sujeto a fluencia a temperaturas normales.
Los metales revestidos de zinc fueron patentados por primera vez en 1837, por separado por M. Sorel en Francia y HW Crawford en Inglaterra. Los métodos empleaban un proceso de “inmersión en caliente” para revestir láminas de hierro con zinc. En 1839, se utilizaban techos de láminas de hierro “galvanizadas” en la ciudad de Nueva York. El Merchant's Exchange en Manhattan fue uno de los primeros edificios en tener techo y canalones galvanizados. Algunos techos de láminas galvanizadas se imprimían con diseños, una técnica popular en la era victoriana. [5]
El zinc también se fundía para esculturas y elementos decorativos en Alemania y Austria ya en 1832. Los elementos arquitectónicos decorativos se fundían con frecuencia en zinc, ya que se moldeaba fácilmente, era económico en comparación con la piedra y se podía pintar para imitar metales más caros. Los festones estampados, las rosetas, las flores de lis y las hojas de acanto proporcionaron ornamentación decorativa popular tanto para exteriores como para interiores a fines del siglo XIX. [6]
Las pinturas de óxido de zinc no eran tóxicas y eran resistentes a la contaminación . Se volvieron exitosas comercialmente y se consiguieron fácilmente en Estados Unidos alrededor de 1850 y se usaron ampliamente a partir de la década de 1870. Tenían el beneficio adicional de ser buenos inhibidores de óxido en hierro y acero.
Durante las primeras décadas del siglo XX, el uso de zinc puro para techos y adornos disminuyó en los EE. UU. Ahora está ganando popularidad en su forma pura (99,95 %) para materiales de construcción. Por lo general, el zinc de grado arquitectónico es 99,995 por ciento de zinc puro con trazas de titanio, para reducir el coeficiente de expansión térmica y mejorar la resistencia a la tracción y la dureza, y cobre para mejorar la trabajabilidad. [7] La composición exacta de la aleación está sujeta al fabricante y es un determinante de color en la pátina final del zinc . Con el tiempo, el zinc desarrolla su pátina distintiva, transformándose de un plateado brillante a un gris azulado mate. Algunos fabricantes ofrecen acabados prepatinados para acelerar el proceso de pátina natural. El zinc todavía se usa en aleaciones como latón y alpaca , y también en la galvanoplastia del acero. Hoy en día, el acero galvanizado y el material de zinc puro, generalmente paneles de costura alzada con doble cierre, se usan para techar una variedad de edificios. La fluencia se ha reducido con la introducción de titanio en la mayoría de los zincs arquitectónicos disponibles en América del Norte. Los clavos galvanizados y los conductos de chapa metálica también son comunes.
El zinc de calidad arquitectónica se recicla entre un 90 y un 95 %. Los costos de reemplazo son insignificantes y su vida útil es de entre 80 y 100 años para los techos de zinc y de entre 200 y 300 años para los sistemas de paredes. [8] Esta durabilidad prolongada es un componente clave de la durabilidad. Al final de su vida útil, los productos de construcción de zinc se pueden reciclar indefinidamente sin pérdida de propiedades químicas o físicas. El uso de zinc de calidad arquitectónica puede ayudar a que los edificios califiquen para la certificación LEED debido a su alto contenido reciclado y su sostenibilidad.
El cobre es un metal muy duradero, que resiste la corrosión al formar una pátina de color verde azulado que se compone de forma variable de carbonatos , sulfatos , sulfuros y cloruros de cobre . Las láminas de cobre que se utilizan para tejados son más ligeras que las tejas de madera y mucho más ligeras que la pizarra, las tejas o el plomo. El cobre para tejados se puede doblar fácilmente en juntas impermeables o moldear sobre estructuras curvas para cúpulas y domos.
El costo inicial del cobre era tradicionalmente alto, pero su duración en el servicio compensaba con creces el precio. El cobre también podía moldearse para adaptarse a las curvas y ángulos alrededor de las chimeneas y en los bordes de los techos y las buhardillas. Todos los clavos, tornillos, pernos y grapas que se utilizan con láminas de cobre deben estar hechos de cobre o de una aleación de cobre, de lo contrario se produciría una acción galvánica entre los metales diferentes, lo que causaría deterioro. [9]
El cobre también se utilizaba con fines decorativos, como adornos arquitectónicos, revestimientos, techos o esculturas. Un ejemplo famoso es la Estatua de la Libertad .
Las aleaciones de cobre utilizadas en arquitectura incluyen el bronce , una aleación de cobre y estaño, y el latón , una aleación de cobre y zinc.
Aunque es poco frecuente, el níquel se ha utilizado para revestir detalles arquitectónicos. El níquel se utiliza con mayor frecuencia para componentes de construcción en forma de aleaciones: alpaca , metal Monel y acero inoxidable .
La alpaca se llamaba originalmente “plata alemana” hasta la Primera Guerra Mundial. Se la ha llamado “latón blanco”, pero probablemente debería llamarse “latón de níquel”, porque generalmente contiene 75 % de cobre, 20 % de níquel y 5 % de zinc. Los diferentes porcentajes dan como resultado una gama de colores, que incluyen blanco plateado, amarillo, azul claro, verde o rosa. Los herrajes de alpaca fueron populares en los EE. UU. durante los períodos Art Decó y Moderno de la Depresión. Los arquitectos y diseñadores preferían la alpaca porque podía adoptar y conservar los acabados adecuados y resistía la corrosión. [10]
El metal Monel es una aleación de aproximadamente dos tercios de níquel y un tercio de cobre. Es similar al platino en color. Monel fue pionero en muchos de los usos actuales del acero inoxidable. El primer uso arquitectónico de Monel fue para techar la Terminal del Ferrocarril de Pensilvania en la ciudad de Nueva York en 1909. En 1936, el techo de cobre de la Biblioteca Pública de la Ciudad de Nueva York en la Quinta Avenida y la Calle 42 fue reemplazado por un techo de metal Monel. Sus ventajas como material para techos incluían su capacidad para ser soldado con soldadura fuerte o con soldadura blanda para proporcionar una cubierta continua e impermeable. Monel fue popular durante los períodos Art Decó. Durante la Segunda Guerra Mundial, se desviaron grandes cantidades de níquel y cobre al esfuerzo bélico, y el suministro de Monel se redujo considerablemente. Después de la guerra, el acero inoxidable y el aluminio reemplazaron a Monel debido a los menores costos de producción. [11]
El hierro se ha convertido en un componente arquitectónico importante. Se ha utilizado en cuatro formas comunes: hierro forjado, hierro fundido, chapa de hierro y acero. [12]
El hierro forjado se utilizó para elementos estructurales y decorativos menores a partir del siglo XVIII. Hasta mediados del siglo XIX, el uso del hierro forjado en los edificios se limitaba generalmente a pequeños elementos como tirantes, correas, clavos y herrajes, o a herrajes decorativos en balcones, barandillas, vallas y portones. Alrededor de 1850, su uso estructural se generalizó a medida que las fábricas de hierro comenzaron a laminar rieles, perfiles en T y, finalmente, vigas en I. También se utilizó con fines decorativos, como balcones ornamentales o herrajes. Dado que el hierro forjado se fabrica a mano, no hay dos piezas idénticas.
El hierro fundido fue un material de construcción importante en el siglo XIX durante la Revolución Industrial . Aunque es frágil, es notablemente resistente a la compresión. Se utilizaba con frecuencia con fines estructurales, como columnas, fachadas de edificios, cúpulas y patios de luces. Los usos decorativos han incluido escaleras, ascensores, dinteles, rejas, galerías, balcones, barandillas, vallas, farolas y tumbas. El edificio Bradbury es un ejemplo de hierro fundido decorativo extensivo. Hoy en día, el hierro fundido se utiliza para accesorios de plomería y tuberías en construcciones nuevas, y su uso estructural y decorativo se utiliza ocasionalmente a través de prácticas de preservación histórica.
Las láminas de hierro pueden corroerse rápidamente y formar óxido. Las láminas de hierro se utilizaron durante todo el siglo XIX, aunque no está claro hasta qué punto se generalizaron los techos de láminas de hierro. Las láminas de hierro decorativas prensadas que se utilizaban para los techos se denominaban con frecuencia " techos de hojalata ", que en realidad eran láminas de hierro sumergidas en estaño fundido para evitar que se oxidaran.
El acero se introdujo en la industria de la construcción a finales del siglo XIX. El desarrollo del acero estructural a mediados del siglo XIX permitió la construcción de edificios altos. Los constructores y fabricantes recurrieron al acero, que era más fuerte que el hierro fundido en compresión y el hierro forjado en tensión. Cuando se desarrolló el proceso Bessemer en Inglaterra en 1856 y se inventó el proceso de hogar abierto, se produjo acero en una cantidad que permitió que fuera económico. Los puentes, las empresas ferroviarias y los rascacielos estuvieron entre los primeros usos a gran escala del acero estructural. Aunque el hierro y el acero no son combustibles, pierden resistencia en un incendio si no se los protege del calor. Casi todo el acero estructural debe ser "ignífugo" de alguna manera, utilizando un revestimiento de terracota , baldosas, hormigón vertido con yeso, hormigón proyectado o aislamiento proyectado . El hormigón ferro, también llamado hormigón armado , se desarrolló a finales del siglo XIX cuando se añadió alambre de acero al hormigón.
Los aceros decorativos utilizados en edificios incluyen:
Al igual que el cobre, el aluminio es muy resistente a la corrosión . También tiene la ventaja adicional de ser un tercio más ligero que el acero y de ser comparable en resistencia. El aluminio también se puede reciclar fácil y repetidamente. Se ha estimado que de los aproximadamente 900 millones de toneladas de aluminio producidas desde 1880, tres cuartas partes todavía se encuentran en uso productivo, de las cuales el 35% se destina a la construcción de edificios. [13]
El aluminio no estaba disponible a un costo razonable o en cantidades suficientes para uso arquitectónico general hasta después de principios del siglo XX. El uso arquitectónico del aluminio aumentó en la década de 1920, principalmente para detalles decorativos. Se utilizó para techos, tapajuntas, canaletas, bajantes, paneles de pared y enjutas. Los diseños Art Decó usaban frecuentemente aluminio para elementos ornamentales. El primer uso extensivo de aluminio en la construcción fue el Empire State Building , donde toda la parte de la torre es de aluminio, así como muchos elementos decorativos, como las entradas, las puertas de los ascensores, los adornos ornamentales y unas 6000 enjutas de ventanas . Hoy en día, el aluminio se usa con frecuencia en la construcción, excepto en los elementos estructurales principales. [14]