Techo de metal

Un techo de metal es un sistema de techado que consta de piezas o tejas de metal que presentan resistencia a la corrosión, impermeabilidad al agua y larga vida útil. Es un componente de la envoltura del edificio . Las piezas de metal pueden ser una cubierta sobre un techo estructural no impermeable, o pueden ser láminas autoportantes. ^[1]

El plomo y el cobre han desempeñado un papel importante en la arquitectura durante miles de años (véase: el cobre en la arquitectura ). El plomo fue uno de los primeros metales y el más fácil de fundir y, gracias a su bajo punto de fusión, se podía moldear fácilmente para que fuera impermeable. Como subproducto de la fundición de plata, en la época romana estaba fácilmente disponible y era relativamente barato. ^[2]

En el siglo III a. C. , se instalaron tejas de cobre en el techo del templo Lovamahapaya en Sri Lanka. ^[3] Los romanos utilizaron cobre como cubierta del techo del Panteón en el 27  a. C. ^[4] 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, Hildesheim , instalado en 1280 d. C. , sobrevivió hasta su destrucción durante los bombardeos de la Segunda Guerra Mundial. ^[5] 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 d. C. ^[6] El cobre de la torre se renovó en 2009. ^[7]  

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 fundidos , formando un revestimiento unido metalúrgicamente que las protegía. El terne , una placa de hierro sumergida en una soldadura de 80-90% de plomo con solo el resto de estaño, era más barato que la hojalata hecha de la misma manera, y el plomo era más resistente en el uso exterior a largo plazo que el estaño o el zinc solos. El terne se hizo popular para techos y artículos agrícolas resistentes a la intemperie. ^{[ cita requerida ]}

En 1829, Henry Palmer, ingeniero de la London Dock Company, patentó las "láminas metálicas corrugadas o dentadas" que añadían rigidez adicional a la flexión en una dirección a la manera de una viga . Esto permitió que la chapa de hierro fuera autoportante cuando se utilizaba como techo; un relato contemporáneo elogió el material como "el techo más ligero y resistente (para su peso) desde los días de Adán". ^[8]

Después de que la patente de Palmer expirara en 1843, el hierro galvanizado corrugado (CGI) se convirtió en un material de techado favorito en todo el mundo. ^[8] A finales del siglo XIX, las acerías reemplazaron a las fábricas de hierro y el producto que utilizaba acero podía hacerse más delgado para el mismo rendimiento de envergadura y rigidez, pero el término CGI permanece en el Reino Unido y Australia. A principios del siglo XX, después de ser utilizados con fines militares en las trincheras y para las cabañas Nissen o Quonset , los techos CGI se usaron ampliamente pero tenían un estatus bajo. ^[8] Después de que arquitectos como Walter Gropius y Buckminster Fuller usaran el material, y con diseños "modernistas del desierto" brillantes y aerodinámicos como la Casa Stahl de Pierre Koenig (con un techo de metal expuesto en el interior, pero sin CGI real), recuperó el estatus. ^{[8] La casa} de Palm Springs de Albert Frey de 1964 usó acero corrugado real como techo, así como revestimiento exterior de aluminio corrugado. ^[9]

Los techos de metal son 100% reciclables y pueden fabricarse a partir de otros productos reciclados. Las tejas de asfalto están basadas en petróleo y otros productos químicos, lo que hace que su proceso de reciclaje sea más tóxico; la mayoría de las tejas no se reciclan y 20 mil millones de libras (9,1 millones de toneladas) se envían a vertederos cada año y tardan cientos de años en descomponerse. La emisividad de los techos de metal refleja mejor 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, estos mantienen el 95% de la capacidad reflectante, en comparación con otros tipos de techos que pierden entre un 20% y un 40% de su capacidad reflectante. Los revestimientos altamente reflectantes de la pintura de los techos de metal pueden reducir las facturas de los servicios públicos en un 40%. ^[10]

Los techos de metal pueden durar hasta 100 años y los instaladores ofrecen garantías de 50 años. ^{[ cita requerida ]} Debido a su longevidad, la mayoría de los techos de metal son menos costosos que las tejas de asfalto a largo plazo. ^[11]

Los techos de metal pueden estar compuestos 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 del edificio que se encuentra debajo en verano. A mayor escala, su uso reduce el efecto de 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 solo una reducción del 40% en los costos de energía en el verano, sino también hasta un 15% de reducción en los costos de energía en el invierno según un estudio de 2008 del Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Este hallazgo se basa en el uso de un sistema de flejado de 4 pulgadas (100 mm) 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 color frío 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, generan poca tensión en las estructuras de soporte del techo y se pueden instalar 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 liviano, los techos de metal brindan una mayor resistencia al viento en comparación con otros materiales para techos. Esto se debe a que los sistemas de techos de metal utilizan paneles entrelazados. Las láminas de techo de metal también son resistentes a cualquier tipo de ataque de plagas e insectos. ^[16]

Los techos de metal a veces están hechos de acero galvanizado corrugado : una lámina de hierro forjado y acero se recubrió con zinc y luego se laminó para formar láminas corrugadas . Otro enfoque es 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 crudo o puede usarse como metal base debajo de los colores recubiertos de fábrica.

Los techos de metal con junta alzada vienen en láminas de hasta 30 pies (9,1 m) de largo y 12, 14, 16 o 18 pulgadas (300, 360, 410 o 460 mm) de ancho. La junta alzada suele ser de 1+1 ⁄ 2 o 1+3 ⁄ 4 pulgadas (38 o 44 mm). Son más caras al principio por los costos de instalación y materiales, pero duran más que las tejas de asfalto ; con una vida útil de al menos 50 años, son menos costosas 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 entre sí mediante una máquina de costura y pueden tener 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 mayor protección contra la intemperie. Este es el más caro de los tres tipos, pero es el más resistente a la intemperie. ^{[ cita requerida ]}

Un lado de la lámina de junta alzada se encaja a presión en la otra lámina de junta 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 de los sujetadores no deben apretarse demasiado para permitir que la lámina se expanda y contraiga con los cambios de temperatura, cada ranura de sujetador tiene algo de espacio para moverse más allá del tornillo para ajustarse a la expansión térmica . La posible rotura de las cabezas de los sujetadores es el lado negativo de este método si se instala incorrectamente o por el desgaste por el clima fluctuante. ^{[ cita requerida ]}

El sistema de fijación a presión con clips de metal fijados al techo permite una mayor expansión térmica que los techos de metal con juntas alzadas y tiras de sujeción. Los sujetadores y los clips están ocultos debajo de las láminas de metal del techo, y esta opción es ligeramente más cara que el techo con juntas alzadas y tiras de sujeción. ^{[ cita requerida ]}

Con la creciente eficiencia de las células solares de película delgada , su instalación en techos de metal se ha vuelto competitiva en términos de costos con las células solares monocristalinas y policristalinas tradicionales . Los paneles de película delgada son flexibles y se extienden por los techos de metal con costura alzada y se adhieren al techo de metal con adhesivo, por lo que no se necesitan agujeros para instalarlos. Los cables de conexión pasan por debajo de la tapa de la cumbrera en la parte superior del techo. La eficiencia varía entre el 10 y el 18 %, pero cuesta solo alrededor de $ 2,00 a $ 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 es liviana, de 2,1 a 3,1 kg / m ² (7 a 10 oz / 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 metal corrugado son láminas prefabricadas que se doblan y ondulan para hacerlas más rígidas.

Los techos de metal corrugado tienen un precio similar a la instalación de techos de tejas asfálticas. Los sujetadores se atornillan a través del metal hasta el techo, lo que requiere más mantenimiento para asegurarse de que los tornillos permanezcan asegurados. Los techos de metal corrugado pueden durar entre 30 y 45 años con el mantenimiento adecuado. ^{[ cita requerida ]}

También se pueden utilizar láminas de tejas metálicas, que suelen ser de acero pintado o revestido de piedra. Los paneles de acero revestidos de piedra para tejados están hechos de acero revestido de zinc/aluminio con un revestimiento de gel acrílico. Las piedras suelen ser un producto natural con un revestimiento cerámico coloreado. El acero inoxidable es otra opción. Normalmente se forma mediante laminación en perfiles con junta alzada para tejados; sin embargo, también se encuentran disponibles tejas individuales. Otros metales utilizados para tejados son el plomo, el estaño , el aluminio y el cobre.

El cobre se utiliza para los tejados porque ofrece resistencia a la corrosión, durabilidad, larga vida útil, bajo mantenimiento, protección contra radiofrecuencia, protección contra rayos y beneficios de sostenibilidad. Los tejados de cobre suelen ser una de las características arquitectónicamente más distinguibles de los edificios importantes, incluidas iglesias, edificios gubernamentales y universidades. ^[20] Hoy en día, el cobre se utiliza no solo en sistemas de techado, sino también para tapajuntas y albardillas , canaletas y bajantes, cúpulas, agujas, bóvedas y varios otros elementos de diseño arquitectónico. En el Centro Lyle de Estudios Regenerativos en Pomona, California, se eligió el cobre para el tejado sobre principios regenerativos: si se desmantelara el edificio, 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 la teja de acero revestida de piedra (SR246E90) o la teja de asfalto (SR093E89), lo que resultó en menores costos de energía. ^[21]

Se utilizan varios tipos de revestimientos en los paneles metálicos para evitar la oxidación, proporcionar impermeabilización o reflejar el calor. Están hechos de diversos materiales, como epoxi y cerámica.

Se pueden aplicar revestimientos cerámicos a los materiales de los techos de metal para agregarles propiedades que reflejen el calor. La mayoría de los revestimientos cerámicos están hechos de pintura común con perlas de cerámica mezcladas como aditivo.

A veces se aplican recubrimientos al cobre. ^{[22] [23]} Los recubrimientos transparentes conservan 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 USP ), el aceite de limoncillo (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 aceitados puede extenderse hasta cinco años. Los recubrimientos de pintura opaca se aplican principalmente sobre cobre cuando se desea la integridad y la 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 de metal hoy en día, pero como el plomo se une metalúrgicamente (ver soldadura ) los recubrimientos delgados de plomo sobre cobre son muy duraderos. El cobre recubierto de plomo se puede utilizar cuando se desea la apariencia de plomo expuesto o donde el agua contaminada con cobre que se escurre de las 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]}