Proyecto básico: Selección de un sistema de

Transcripción

Proyecto básico: Selección de un sistema de revestimiento de cubierta exterior para
edificios de una sola planta
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Proyecto básico: Selección de un sistema de revestimiento
de cubierta exterior para edificios de una sola planta
Este documento describe las principales consideraciones de diseño a tener en cuenta en la
selección de cubiertas en edificios de una sola planta y los sistemas de cubierta que pueden
utilizarse.
Índice
1.
Consideraciones de diseño
2
2.
Sistemas de cubierta con chapas perfiladas
3
3.
Sistemas de cubierta de membrana
15
4.
Referencias
21
Página 1
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1.
Consideraciones de diseño
Existe una serie de consideraciones que se deben tener en cuenta en la selección de un sistema
o producto de cubierta. A fin de cumplir con el criterio de diseño de la cubierta, es crucial
evaluar si los materiales y sistemas pueden cumplir con las exigencias de diseño, durabilidad
en el tiempo, adecuación a la localidad y al clima. El costo es un factor clave pero debe verse
en términos de la vida útil de los materiales. Se deben considerar otras cuestiones como
detalles constructivos, mantenimiento y eliminación final.
Los principales factores en la selección de productos y sistemas de cubierta se resumen como
sigue:
cumplir con su función básica de protección ante el clima
estéticamente agradable
disponibilidad en variedad de colores/acabados
satisfacer las exigencias de aislamiento, cumpliendo con los requisitos de la Directiva
sobre Comportamiento Energético de Edificios, a través de las normativas nacionales de
edificios.
satisfacer las exigencias de todos los reglamentos sobre incendio que suelen ser diferentes
en cada país
cumplir con las normas nacionales para nieve, viento y otras cargas variables
proporcionar acceso seguro durante la fase de construcción y mantenimiento futuro de la
estructura de cubierta, y en algunas instancias tener la capacidad para soportar más
personas para el mantenimiento de la planta
ser una alternativa para soportar cualquier carga impuesta por alguna planta o equipo
adicional, la cual podría estar actuando directamente en el sistema de cubierta
Preferiblemente, estos servicios deberían apoyarse fuera de la estructura principal o
secundaria de la cubierta
suministrar una fuente de luz natural a los ambientes interiores
satisfacer las necesidades de cualquier norma acústica, la cual puede ser una reducción de
ruido a través de la estructura de la cubierta o controlar la reverberación del ruido en los
ambientes interiores
convertirse en parte de un sistema con accesorios de aclimatación y ventilación, e incluir
detalles para la instalación de conductos de humo, chimeneas, luces de cubierta, etc., para
proporcionar total integración
ser un producto sostenible, que se fabrique de una forma que minimice el impacto en el
medio ambiente, reduciendo las emisiones de CO2, ahorre recursos, aumente el uso de
material renovable, mejore la productividad, aumente el reciclado y minimice el impacto
en obra, reduciendo el plazo necesario, el nivel de ruido, el nivel de gasto y las
necesidades de agua.
Hay diferentes sistemas de cubierta de metal que están disponibles y que pueden satisfacer
algunas o todas estas funciones; la guía considera opciones de cubierta plana y de baja
pendiente, las cuales están especificadas para una variedad de edificios, normalmente
encontrados en Europa.
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2.
Sistemas de cubierta con chapas perfiladas
2.1
Sistemas de cerramiento de cubiertas construidos en
obra
Un sistema reforzado o sistema de doble chapa, consiste en una chapa perfilada metálica que
se sujeta a la estructura, seguida de un sistema de espaciamiento, de "cabio y soporte",
aislamiento y una chapa exterior resistente a la intemperie (véase la Figura 2.1). Estos
sistemas de cubierta son versátiles, ofreciendo al proyectista una variedad de combinaciones
de color, perfil y textura, junto con soluciones económicas rápidas que cumplen con los
requisitos térmicos, acústicos y de seguridad ante incendio de la construcción del edificio.
5
4
1
3
2
Leyenda
1.
2
3
Cabio
Chapa de revestimiento
Soporte
Figura 2.1
4
5
Aislamiento
Laminado
Construcción realizada en obra usando espaciadores de 'cabio y soporte’
Un sistema moderno de cerramiento de cubierta puede ser diseñado para ser altamente visible,
ya sea como una continuación del sistema de muros o para contrastar con éste último. Es
posible construir canaletas ocultas detrás de un parapeto bajo, o se pueden utilizar aleros
curvos con un efecto fuerte que permite una continuidad del perfil de cerramiento de la
cubierta al muro.
2.1.2 Revestimientos interiores
Los revestimientos interiores son chapas perfiladas delgadas que requieren soporte adicional
mediante una estructura de acero secundaria. La chapa de revestimiento es el primer
componente de la cubierta instalada en obra y sirve para varios propósitos: soporte del
aislamiento, pantalla de vapor y sellado hermético del aire, y`puede usarse también como
plataforma provisional de trabajo, así como para proporcionar una envuelta de protección ante
el clima, previa a la instalación de la chapa exterior. Las chapas suelen ser suministradas en
un acabado blanco brillante, con revestimiento específicamente formulado para uso interior
(véase la Figura 2.2). Los fabricantes pueden suministrar otros colores con un pedido especial.
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Figura 2.2
Chapa de perfil extruido color blanco brillante, utilizada en la remodelación de la
cubierta de la Estación Newcastle para crear lo efectos de tablones de madera
(Fotografía con el permiso de Corus Profiles & Panels)
Las chapas de revestimiento son generalmente de acero conformado en frío, pre-revestido de
acero con un perfil trapezoidal delgado, como se muestra en la Figura 2.3. Un panel de
revestimiento típico tiene un canto de perfil entre 18 y 35mm, con un espesor entre 0,4 mm o
0,7 mm generalmente. A pesar que se utilizan tablones para caminar, etc., normalmente la
mayoría de chapas tendrá la suficiente resistencia y rigidez para soportar el peso de los
trabajadores, materiales o equipos durante la instalación de las chapas. No se debe exceder la
carga del trabajo de seguridad del revestimiento, y deben seguirse las recomendaciones y
detalles de colocación del fabricante.
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Figura 2.3
Ejemplos de perfiles de revestimiento
Las chapas deben sellarse, tanto en los extremos como en los solapamientos laterales; para
formar una capa hermética de aire y estanca al vapor, a fin de reducir la pérdida de energía a
través de la cubierta. Alternativamente, se puede extender una capa de polietileno de control
de vapor y sellarla entre el revestimiento y el aislamiento.
Los perfiles de revestimiento que se muestran en la Figura 2.3 se utilizan con correas de acero
tradicionales y, por lo tanto, son adecuados para luces de aproximadamente 1,5 a 2,0 m (una
separación típica entre correas es 1,8 m). Los perfiles de mayor canto, hechos de acero más
grueso, están disponibles para aplicaciones en las que se necesita cubrir luces mayores.
Las chapas de revestimiento también se pueden suministrar parcial o totalmente perforadas,
como parte de los sistemas de cubiertas acústicas especiales, los cuales se diseñan para
absorber el sonido y reducir el ruido reverberante en los ambientes interiores. En la
Figura 2.4, se detalla una sección típica de una cubierta acústica
8
1
7
2
6
5
4
3
Leyenda:
1.
2.
3.
Lana mineral
Soporte
Sombrero
Figura 2.4
4.
5.
6
Cabio
Revestimiento perforado
Capa de control de vapor
7.
8.
Aislamiento acústico
Perfil laminado
Sistema de cubierta acústica con capa de aislamiento acústico, sobre un revestimiento
perforado
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2.1.3 Chapas estructurales
Las chapas estructurales son perfiles laminados de gran canto que requieren un soporte
mínimo a través de una estructura de acero secundaria. Muy utilizadas en toda Europa, las
chapas estructurales ofrecen una apariencia ordenada y limpia en la parte inferior del sistema
de cubierta. Esto puede suponer ahorros de tiempo, ya que se reduce la necesidad de incluir
elementos de acero secundarios para sostener el sistema de cubierta, y el refuerzo adicional de
acero sólo se requiere en las penetraciones alrededor de la cubierta, como las utilizadas para
equipos de iluminación y conductos de humo. Las chapas estructurales están disponibles en
una amplia gama de cantos, entre 150 mm a más de 200 mm y varios de espesores que oscilan
entre 0,75 mm y 1,5 mm, que permite instalar soluciones para luces de hasta un máximo de
nueve metros (véase la Figura 2.5). Los perfiles de mayor canto y mayor espesor, hacen que
estas chapas sean adecuadas para una plataforma de trabajo destinada a las actividades de
instalación de cerramientos, con tal que se tenga una protección suficiente en los bordes,
penetraciones y luces de cubiertas.
7
1
2
6
3
5
4
Leyenda:
1.
2.
3.
Lana mineral
Soportes
Sombrero
Figura 2.5
4.
5.
Cabio
Chapa estructural trapezoidal de
gran luz
6.
7.
Capa para control de vapor
Chapas con juntas "invisibles"
El sistema de cubierta sobre chapa estructural se apoya directamente en la estructura
principal, y elimina la necesidad de incluir elementos de acero secundarios de apoyo
Las chapas estructurales también se pueden suministrar parcial o totalmente perforadas, y se
utilizan como parte de los sistemas de cubierta acústica especiales (véase la Figura 2.6). Estas
chapas son particularmente adecuadas para las perforaciones, debido a la resistencia inherente
del perfil. Las perforaciones reducirán la capacidad de cubrir luces grandes y será necesario
consultar las instrucciones del fabricante.
Los fabricantes suministran como acabado estándar el acero galvanizado revestido con
poliéster blanco, y está disponible en otros colores y acabados según pedido especial.
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Figura 2.6
Cubierta con juntas "invisibles" sobre una chapa estructural perforada, con
aislamiento de lana mineral para absorber el sonido, en una biblioteca
(Fotografía con el permiso de Corus P &P)
2.1.4 Chapas de revestimiento estructurales
Las chapas de revestimiento estructurales son revestimientos en caja, los cuales encajan entre
sí y proporcionan un acabado virtualmente plano en la parte inferior de la cubierta. Las chapas
son estructurales, generalmente limitadas a 6 metros, y requieren un mínimo soporte de la
estructura de acero secundaria. Las chapas de revestimiento generalmente se colocan desde la
cumbrera hacia los aleros, en un sentido, y están apoyadas sobre correas o estructuras
secundarias similares, de 1,8 m a 4 m. La lana mineral normalmente se coloca entre los
canales de la chapa de revestimiento y está restringida por las alas de la chapa. Una capa
delgada de aislamiento o entablillados de madera se coloca sobre las nervaduras de la chapa,
para reducir el puente térmico entre el ala y la chapa de protección a la intemperie (véase la
Figura 2.7). Las chapas exteriores perfiladas de metal, colocadas verticalmente, se sujetan a
través del aislamiento delgado o entablillado a las nervaduras de la chapa, la cual provee el
soporte estructural para las chapas exteriores de protección a la intemperie.
Las chapas estructurales de revestimiento se pueden diseñar para trabajar como soporte de
cubiertas de teja o pizarra tradicionales. Las chapas pueden reemplazar el uso de vigas de
celosía de madera y son idóneas para la construcción de estructuras de acero. Las chapas
también permiten una impermeabilización inmediata, proporcionan ahorros significativos en
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los costes y facilitan las construcciones "fast track". El resultado es una apariencia exterior
tradicional de una cubierta de teja y un acabado interior limpio, interrumpido sólo por la
estructura de la cubierta principal. Las chapas estructurales también se pueden suministrar
parcial o totalmente perforadas, y se utilizan como parte de los sistemas de cubierta acústica
4
1
2
3
Leyenda:
1.
2.
Aislamiento en bobinas de
lana mineral
Banda de aislamiento
Figura 2.7
3.
4.
Junta de entrecruzado
Perfil laminado
Sistema de cubierta que utiliza una chapa estructural de revestimiento, que
proporciona un acabado virtualmente plano en la parte baja de la cubierta
especiales
2.1.5 Sistema de espaciamiento y aislamiento
La mayoría de los sistemas de cerramiento fabricados en obra utilizan fibra de vidrio o roca
acolchados, suministrado en rollos. El rollo de fibra mineral tiene peso ligero, conductividad
térmica baja, es fácil de manejar y tiene un coste relativamente bajo. El sistema de
espaciamiento se compone de un soporte y un cabio, el cual provee un soporte estructural a la
chapa exterior y deja espacio para colocar el aislamiento. Los sistemas de soporte y cabio se
sujetan y se fijan firmemente a las correas u otros elementos estructurales.
Para tener en cuenta el mayor espesor del aislamiento necesario en los sistemas modernos se
ha desarrollado una nueva generación de barras (o cabioes) y sistemas de espaciamiento con
soportes. Estos sistemas se componen de cabioes de acero conformados en frío que ofrecen un
soporte continuo a la chapa exterior, sujeta a intervalos por soportes de acero fijados
firmemente a las correas. Muchos sistemas de cabio y soporte incorporan también
protecciones de plástico que actúan como aislantes térmicos, a fin de minimizar las uniones
térmicas. Se muestran sistemas típicos de espaciamiento en la Figura 2.8
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Figura 2.8
Sistema de espaciamiento típico
Están disponibles sistemas alternativos, los cuales utilizan fibra mineral rígida o planchas de
espuma aislante. Los cabioes están integrados en la cara de aislamiento, en ranuras precortadas. Se utilizan sujeciones para fijar los cabioes y el aislamiento en una chapa estructural
que ofrece soporte total al sistema. La chapa exterior de protección a la intemperie se fija a las
cabioes. Se muestran detalles típicos en la Figura 2.9. Una característica de estos sistemas es
que se eliminan prácticamente las uniones térmicas, ya que el aislamiento es atravesado sólo
por un número mínimo de sujeciones de tornillo para un nivel determinado de aislamiento
térmico. El espesor de la capa del aislamiento será menor que el espesor equivalente del
aislamiento de fibra de mineral. Una lana mineral ofrecerá niveles altos de reducción de
sonido y reducirá las vibraciones a través de la estructura que produce el sonido de la lluvia.
El aislamiento rígido ofrece un buen soporte a la chapa exterior de protección a la intemperie,
y permite un acceso fácil durante la instalación y el mantenimiento.
6
7
5
1
4
2
3
Leyenda:
1.
2.
3.
Aislamiento de carga
Colocación de acero
inoxidable
Figura 2.9
4.
5.
6.
Chapas trapezoidales
estructurales
Cabio fija
Abrazadera de sujeción oculta
7.
Aislamiento de chapa con junta
"invisible"
Sistema de cubierta con aislamiento rígido, el cual se puede diseñar para ofrecer
soporte a la chapa exterior de protección a la intemperie y permite un fácil acceso
durante la instalación y el mantenimiento
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2.1.6 Chapa exterior de protección a la intemperie
General
La función principal de la chapa de protección a la intemperie es proteger el edificio del clima
exterior formando una cubierta hermética. Sin embargo, la chapa de protección a la
intemperie debe considerarse también como un elemento estructural, ya que juega una función
principal en la trasferencia de la carga aplicada exteriormente (por ejemplo de viento y de
nieve) a través de otros componentes del cerramiento, la estructura de acero secundaria y la
estructura de soporte de carga principal.
Las chapas exteriores expuestas al medio ambiente de acero se fabrican generalmente a partir
de bobinas de acero pre-revestido. El revestimiento está compuesto de una serie de capas, que
comprenden un revestimiento metálico (por ejemplo galvanizado), pre-tratamiento,
imprimación, capa de acabado final en ambos lados. La elección de la última capa depende de
las exigencias estéticas y de la naturaleza del entorno. Generalmente, se utilizan los siguientes
materiales:
Plastisols son revestimientos de película gruesa que varían entre 100 y 200 μm.
El revestimiento termoplástico se puede grabar en relieve con un patrón texturado para
mejorar la apariencia, y su relativo espesor lo hace menos susceptible a la abrasión y a los
daños.
El poliéster y los poliuretanos tienen propiedades similares y están basados en revestimientos
de película delgada de bajo coste. Estos materiales ofrecen una flexibilidad y durabilidad
moderada, suelen utilizarse en aplicaciones de muros exteriores básicos en ambientes secos,
tales como los que se encuentran en el sur de Europa. Los poliestirenos ofrecen un lado
inverso ideal y un revestimiento interior, ya que las exigencias no son generalmente tan
exigentes como en el lado exterior.
El PVdF (frecuentemente referido como PVF2) es un revestimiento de polímero de grado alto,
con una resistencia UV inherente que proporciona un color permanente y estabilidad. El
revestimiento tiene una buena resistencia a la reducción de brillo y al pulverizado. El acabado
de capa delgada tiene una flexibilidad limitada y es menos robusto que otros acabados finales.
El lado inverso del acero pre-revestido se cubre con un revestimiento orgánico de 5μm de
espesor y es compatible con la mayoría de adhesivos y pinturas.
La gama de colores que se ofrecen en acero pre-revestido es muy amplia, desde los grises
neutros pasando por atractivos colores pastel, hasta los primarios fuertes. Es posible lograr
una apariencia tipo perla o metálica con algunos colores y revestimientos. La elección del
color puede determinar si el edificio se armoniza con el alrededor o establece un contraste,
como se ilustra en la Figura 2.10.
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Figura 2.10
Sistema de cubierta reforzado con canaletas interiores ocultas detrás del parapeto.
(Fotografía con autorización de Corus Colors)
Perfil
La apariencia visual en conjunto se alcanza como resultado del diseño básico, el color y el
perfil elegido. La sombra puede tener un efecto marcado en el color global. El efecto de la
sombra varía con el perfil. Con perfiles sinusoidales hay un efecto suave debido a la
transición gradual de la sombra a la luz. Con las secciones trapezoidales las sombras están
definidas marcadamente, lo que da carácter al cerramiento.
Figura 2.11
Ejemplos de chapa de protección a la temperie
A fin de transmitir la carga aplicada de viento o nieve, sin deformaciones excesivas, es
necesario que la chapa de protección a la intemperie posea una rigidez a flexión adecuada.
Esta rigidez se consigue laminando un perfil en una chapa, ya sea trapezoidal o sinusoidal,
como se muestra en la Figura 2.11 . La profundidad y el canto variarán, dependiendo del
producto de cerramiento, pero 32 mm es un valor típico de canto para chapas climáticas. El
perfil debe ser suficientemente fuerte para resistir las cargas, y suficientemente profundo para
facilitar la evacuación del agua de lluvia.
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En general, las cubiertas están expuestas a un riesgo mayor de filtración que los muros, y este
riesgo aumenta cuando la pendiente de la cubierta disminuye. Este es un factor importante en
el diseño de edificios comerciales e industriales modernos, ya que muchos tienen poca
pendiente o son planos, con el objetivo de minimizar el volumen de espacio vacío de cubierta
que debe ser calentado. No todos los tipos de cerramiento de cubierta son adecuados para
utilizarse en una cubierta de poca pendiente. Las chapas de cubierta metálicas trapezoidales,
con sujeciones fijas, son sujeciones generalmente adecuadas para cubiertas de 5º de pendiente
o más.
2.1.7 Chapas con junta "invisible" o chapas con fijación oculta
Para pendientes bajas menores a 1º, se debe utilizar un sistema fijo oculto con sujeciones no
expuestas, y solapas especiales; preferiblemente no se deben utilizar solapas de extremo
Las chapas de juntas "invisibles" o de sujeciones ocultas se pueden utilizar en longitudes de
hasta 30 m. La ventaja es que no hay penetraciones directamente a través de la chapa, por
donde podría filtrar el agua; el montaje es rápido. Consecuentemente, los sistemas de junta
"invisible" se pueden utilizar con pendientes de cubierta muy baja. Las sujeciones tienen
forma de abrazaderas o cabestros que sujetan la chapa inferior pero permiten que ésta se
mueva longitudinalmente. La desventaja es que ofrecen menos restricción a las correas que
con un sistema de fijación convencional y que los sistemas se utilizan frecuentemente en
conjunción con chapas estructurales de soporte En la Figura 2.12 se muestra una chapa de
junta "invisible" típica
Figura 2.12
Junta "invisible"o chapa de fijación oculta
(Fotografía con autorización de Wilkinson Eyre Architects. Fotógrafo Morley von Sternberg)
Los sistemas de junta "invisible" también se pueden utilizar en cubiertas pronunciadas donde
es deseable una mayor fiabilidad. El perfil también tiene una gran apariencia estética. Los
sistemas se utilizan generalmente en hospitales, colegios y proyectos residenciales, y ofrecen
un carácter fuerte al diseño total. Las cubiertas de junta "invisible" se pueden usar también
sobre un radio suave para formar una cubierta curva (véase la Figura 2.13).
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Figura 2.13
Una cubierta curva que utiliza un sistema de junta "invisible"
(Fotografía con autorización de Wilkinson Eyre Architects.
2.2
Sistema de panel mixto
Un panel mixto consiste en una chapa exterior y una chapa de revestimiento, la cual está
unida a un poliuretano rígido (PUR) o espuma de polisocianurato (PIR) en un proceso
automático (véase la Figura 2.14). Los paneles con núcleo de espuma, con una densidad típica
de 45 kg/m3, son ligeros y al mismo tiempo altamente rígidos, lo que permite cubrir distancias
grandes entre los soportes.
3
2
1
Leyenda:
1.
2
Abrazadera de junta
"invisible"
Aislamiento
Figura 2.14
3.
Chapas
Panel mixto de cubierta con sistema de abrazadera
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Los paneles mixtos de cubierta se pueden suministrar con un perfil lagrimado, ondulado o
trapezoidal, con una apariencia estética similar a la de los sistemas de cubierta con juntas
"invisibles" fabricados en obra. Los paneles también se pueden diseñar para ofrecer soporte
estructural para cubierta de teja o pizarra. El acabado de los paneles mixtos de cubierta se
suele realizar con el mismo revestimiento que los sistemas fabricados en obra.
Los paneles de cubierta se suministran con anchuras estándar, con la longitud fabricada para
adecuarse a las necesidades, y permiten un montaje rápido en obra. La unión resistente a
cortante entre los revestimientos y el núcleo reduce la necesidad de correas; esto puede
reducirse aún más mediante la selección de perfiles estructurales para las cubiertas.
Los fabricantes de paneles mixtos de cubierta ofrecen una variedad de sistemas de juntas
macho y hembra, dependiendo de la aplicación y el acabado requerido. Además de su
estanqueidad al agua, los sistemas de junta se deben diseñar para minimizar las uniones
térmicas y maximizar la hermeticidad al aire. Por lo tanto, los detalles de la mayoría de juntas
incluirán bandas de sellado de juntas suaves para asegurar una buena junta a lo largo de la
longitud del panel. Los detalles típicos de juntas se muestran en la Figura 2.15.
Figura 2.15
Detalles típicos de junta de paneles mixtos de cubierta.
Sin embargo, la mayoría de los sistemas se diseñan para que las juntas del extremo de borde
sean ensambladas en obra. En las juntas de extremo de borde, el revestimiento laminado
exterior se superpone al elemento inferior en 100 a 300 mm dependiendo del sistema. Es
importante que las dos superficies de espuma cortada estén unidas y se coloquen bandas de
sellado adicionales para mantener la capa de aislamiento y ofrecer una hermeticidad al aire y
un sellado hermético contra la intemperie.
Cuando se selecciona un sistema de panel se debe tener en cuenta la tolerancia de la estructura
especificada por el fabricante, la cual tendrá un efecto marcado en el acabado y el
comportamiento de las juntas.
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3.
Sistemas de cubierta de membrana
3.1
Principios de diseño
Un sistema de cubierta de membrana utiliza una membrana continua separada para asegurar la
estanqueidad al agua. La membrana puede ser exterior al sistema, por ejemplo una cubierta
caliente, o estar situada debajo de la capa de aislamiento, por ejemplo un techo invertido. Un
sistema de cubierta de membrana consta de un forjado de chapas de cubierta que ofrece un
soporte continuo, una capa de control de vapor o revestimiento sellado y un aislamiento y una
cobertura de membrana impermeable al agua. Además de ofrecer una capa impermeable al
agua, el sistema de cubierta debe satisfacer una función estética, soportar el peso de personas
que realicen tareas mantenimiento, y si es necesario, soportar el peso de cualquier carga
muerta en la cubierta, que puede incluir equipos de planta u otro equipo de servicio.
Preferiblemente estos servicios no se deben apoyar en la estructura de la cubierta principal o
secundaria.
Los sistemas de cubierta de membrana se dividen generalmente en tipos genéricos, los cuales
incluyen cubierta caliente, la cubierta invertida, la cubierta fría, la cubierta ajardinada y los
sistemas de cubierta que combinan las características de dos o más tipos de cubierta. El tipo
más popular es la cubierta caliente, y se usa extensamente con forjado de chapas de acero en
edificios de una sola planta. Las cubiertas ajardinadas también se utilizan, pero suelen ser
cubiertas más pequeñas donde se requiere una muy buena apariencia estética.
3.1.1 La cubierta caliente
El aislamiento se ubica inmediatamente debajo de la cubierta que produce la chapa y el
soporte estructural, y está a una temperatura cercana a la del interior del edificio (véase la
Figura 3.1). En una cubierta caliente se coloca una capa de control de vapor debajo del
aislamiento, para reducir el riesgo de condensación que se produce dentro del sistema, en la
parte inferior de la membrana.
7
1
6
2
5
3
4
Leyenda:
1.
2.
3
Membrana de una sola capa
Fijación mecánica
4.
5.
6.
Figura 3.1
Forjado de chapas de cubierta
estructural
Solape
7.
Fijación mecánica
Sistema de cubierta caliente, con membrana de una sola capa y fijación mecánica
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3.1.2 Cubiertas ajardinadas
Las cubiertas ajardinadas o cubiertas verdes se componen generalmente de cubiertas calientes
o construcción de cubierta invertida, con el depósito de drenaje, el filtro y las capas medias de
cultivo, ubicadas encima, como se ilustra en la Figura 3.2 a continuación.
7
6
5
4
1
2
3
Leyenda
1.
2.
3.
Membrana de fieltro
instalada en obra
Figura 3.2
3.2
4.
5.
6.
estructural
Drenaje
Capa de filtro
7.
Medio de cultivo
Sistema de cubierta caliente que incorpora un jardín de cubierta
El forjado de chapas de cubierta es un término común que se utiliza para describir un forjado
de chapas de metal estructural cuando se utilizan con un sistema de membrana. El forjado de
chapas se compone de chapas laminadas de acero galvanizado conformado en frío. Hay un
amplio rango de perfiles de metal y de espesores, para varias relaciones carga-luz. Una chapa
tendrá un canto de perfil que varía entre 30 y 100 mm, con un espesor mínimo de chapa de
0,7 mm. Los rigidizadores se pueden incorporar en las alas de las almas para mejorar la
eficiencia del perfil. Estos perfiles suelen diseñarse para ser utilizados con una estructura de
acero secundaria, y están disponibles para luces de aproximadamente 1,5 a 4,0 m.
Muchos fabricantes suministran perfiles de mayor canto y chapas de mayor grosor para cubrir
luces más largas. Las chapas que cubren luces amplias proporcionan una apariencia ordenada
y limpia en la parte inferior del sistema de cubierta, y permiten lograr ahorros de tiempo, ya
que se reduce la necesidad de usar una estructura de acero secundaria para soportar el sistema
de cubierta (véase la Figura 3.3). Estas chapas suelen tener un perfil de gran canto, que varía
entre 150 mm a más de 200 mm y espesores de material entre 0,75 mm y 1,5 mm, lo que
permite utilizar soluciones para luces de hasta nueve metros. Se debe buscar la asesoría de los
fabricantes respecto a las relaciones carga-luz de los perfiles.
El forjado de chapas de cubierta tendrán suficiente resistencia y rigidez para soportar el peso
de las operaciones del contratista de la cubierta y sus materiales y equipo durante la
instalación del sistema de cubierta. El forjado de chapas metálicas puede quedar marcado si se
somete una carga puntual intensa o de impacto. Donde sea necesario utilizar la chapa intradós
expuesto, se debe considerar una chapa más gruesa, si la marca localizada es inaceptable
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Figura 3.3
Forjado de chapas de cubierta, con perfil de gran canto, fijado entre la estructura
principal con un soporte mínimo de la estructura de acero secundaria.
(Fotografía con autorización de Wilkinson Eyre Architects. Fotógrafo Paul Rapson)
El acabado normal es galvanizado en un baño caliente pero puede suministrarse en un
acabado de color. Las chapas galvanizadas ofrecen una buena resistencia a la corrosión en
zonas arañadas, en los orificios y en los bordes cortados por la acción protectora del cinc. Una
variedad de revestimientos de color se pueden aplicar industrialmente.
El forjado de chapas de cubierta también se puede suministrar parcial o totalmente perforado,
y se utiliza como parte de los sistemas de cubierta acústica especial, los cuales incorporan
múltiples capas de lana mineral o una combinación de lana mineral y aislamiento de espuma.
El aislamiento puede cortarse para adecuarse a los perfiles o extenderse como una capa
continua a través de los canales de la chapa.
3.3
Aislamiento
La función principal del aislamiento térmico es ofrecer una resistencia al flujo de calor, ya sea
por el aire atrapado o por el gas. Un panel de aislamiento no sólo debe elegirse por su
eficiencia térmica, sino también por su contribución a la impermeabilización, su fácil manejo
y fijación sin daño, y debe tener superficies de trabajo robustas que sean fáciles de cortarse sin
dañar el producto. El tipo, las propiedades y los espesores del aislamiento también se
determinan por el ancho de los pasantes de los perfiles. Los productos generalmente se
pueden dividir en términos de su comportamiento en dos grupos.
Materiales celulares, los cuales derivan su comportamiento de la resistencia térmica del
aire o gas atrapado dentro de una estructura celular y de la resistencia térmica de las
paredes celulares. Los materiales de aislamiento incluyen espuma rígida de uretano, ya
sea poliuretano (PUR) y poliiscocianurato (PIR), espuma fenólica (PF), poliestireno
expandido (EPS), poliestireno extruído (XPS) y vidrio celular (CG).
Materiales Fibrosos, los cuales derivan su comportamiento del aire atrapado entre fibras
colocadas perpendicularmente a la dirección del flujo de calor. Los materiales de
aislamiento incluyen lana mineral (MW), perlita (EP) y corcho granulado (C).
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Se encuentran disponibles una amplia variedad de paneles de aislamiento, los cuales incluyen
refinamientos al material básico. Algunos se fabrican con cubierta de papel, lámina metálica,
tejido de fibra de vidrio o imprimación bituminosa. Los compuestos se pueden fabricar con un
revestimiento de fábrica adherido a éste. Los compuestos combinan las ventajas del
comportamiento térmico de los aislamientos de fibra o celular, con la capacidad de resistir
cargas y/o la propiedad de resistencia al fuego de un revestimiento denso.
Los paneles mixtos de cubierta plana PIR se utilizan también para proporcionar apoyo a la
membrana impermeable. Estos paneles suelen tener un perfil de chapa de gran canto, para el
soporte estructural y una chapa superior de acero sin perfilar. Se adhiere totalmente o se fija
mecánicamente una membrana bituminosa de una capa, de PVC o EPDM a la chapa superior.
3.4
Membranas
Hay muchas formulaciones diferentes para membranas de cubierta, tanto para la capa de
control de vapor, como para la capa impermeable. Han surgido varios tipos genéricos.
3.4.1 Sistemas de membrana de alto rendimiento fabricados en
obra
Las membranas fabricadas en obra, se fabrican con dos o más capas de fieltros bituminosos.
Una especificación de mayores prestaciones tiene una base de fibra poliéster y debe revestirse
con betún oxidado o modificado. Los fieltros se colocan con dos métodos: por el método de
‘tender y desenrollar’, en el cual la membrana impermeable, la capa de control de vapor y las
capas de aislamiento, se unen por medio de betún líquido o mediante la ‘aplicación de calor’,
en el cual las membranas se unen por medio de una fuente de calor (véase la Figura 3.4 a
continuación) o de forma autoadhesiva. El aislamiento se adhiere o se fija mecánicamente.
Figura 3.4
Una membrana bituminosa fabricada en obra, sellada con soldadura de aire caliente
(Fotografía con autorización de Ruberoid)
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SS018a-ES-EU
3.4.2 Sistema de membrana de una sola capa
La membrana de una sola capa es básicamente una membrana polimérica que se aplica en una
sola capa. Las características de la membrana y el método de aplicación pueden variar
dependiendo de la formulación, el refuerzo/portador y el proceso del producto. Hay varios
métodos de aplicación empleados comúnmente.
Un método utiliza sujeciones mecánicas, en el cual las sujeciones de tornillo y arandela o una
barra se utilizan para asegurar ambos, la membrana y el aislamiento. Este sistema es
particularmente adecuado para la aplicación en un forjado de chapas metálicas, ya que la
membrana, el aislamiento y la capa del control de vapor se pueden aplicar rápidamente, y la
cubierta se hace impermeable al agua en una operación sencilla (véase la Figura 3.5).
Un segundo método es utilizar un sistema de unión adhesiva con un adhesivo apropiado que
pueda ser total o parcialmente adherido dependiendo del fabricante.
Un tercer método es la ‘capa suelta’ por medio del cual, la membrana se extiende libremente
en el substrato y es restringida por el peso de un lastre redondo lavado, losas de
pavimentación o suelo y plantas (comúnmente conocido como cubierta verde).
Figura 3.5
Construcción de una cubierta caliente utilizando una membrana de una sola capa,
la cual se funde a la cabeza de la fijación mecánica
(Fotografía con autorización de Sika-Trocal UK)
Página 19
SS018a-ES-EU
3.4.3 Membranas de aplicación líquida
Históricamente la forma más común de membrana líquida fue el asfalto mezclado con
mastique. El asfalto mezclado con mastique está compuesto de árido de piedra caliza del tipo
adecuado, mezclado con betún o betún modificado para hacer una membrana densa sin
vacíos. El asfalto mezclado con mastique se utiliza para impermeabilizar las cubiertas,
impermeabilizar cubiertas de puentes o revestir cubiertas impermeabilizadas sujetas a tránsito
peatonal (véase la Figura 3.6). Las propiedades del asfalto mezclado con mastique han sido
mejoradas con la adición de polímeros, los cuales mejoran las propiedades elásticas de la
membrana. El asfalto mezclado con mastique se extiende siempre sobre una chapa con surcos
y diseñada para resistir la expansión y la contracción, a fin de evitar la rotura de la membrana.
Se han formulado una variedad de membranas polímeras; éstas se utilizan frecuentemente en
proyectos de remodelación sobre los sistemas de cubierta existentes, para prolongar la vida de
la cubierta.
Figura 3.6
El asfalto mezclado con mastique se extiende sobre un fieltro revestido y tejido de
vidrio con revestimiento de paneles de poliuretano, los cuales se unieron primero
con betún caliente sobre una capa de control de vapor de fieltro.
(Fotografía con autorización de Permanite Asphalte)
Página 20
SS018a-ES-EU
4.
Referencias
1
Profiled Metal Roofing Design Guide (MCRMA Technical Paper No.6) Second Edition,
The Metal Cladding and Roofing Manufacturers Association, UK, 2004
(la documentación puede ser descargada de www.mcrma.co.uk).
2
Guide for Single Ply Roofing, Single Ply Roofing Association, London
(la documentación puede ser descargada de www.spra.co.uk).
3
Flat Roofing - A guide to Good Practice, Ruberiod Building Products Ltd, UK, 2002
(la documentación puede ser descargada de www.ruberoid.co.uk).
Página 21
SS018a-ES-EU
Registro de calidad
TÍTULO DEL RECURSO
Proyecto básico: Selección de un sistema de revestimiento de
cubierta exterior para edificios de una sola planta
Referencia(s)
DOCUMENTO ORIGINAL
Nombre
Compañía
Fecha
Creado por
K Francis
SCI
Contenido técnico revisado por
G Raven
SCI
1. Reino Unido
G W Owens
SCI
29/03/06
2. Francia
A Bureau
CTICM
24/03/06
3. Suecia
B Uppfeldt
SBI
24/03/06
4. Alemania
C Müller
RWTH
20/03/06
5. España
J Chica
Labein
23/03/06
G W Owens
SCI
13/7/06
Traducción realizada y revisada por:
eTeams International Ltd.
20/06/06
Recurso de traducción aprobado por: J Chica
Labein
10/07/06
Contenido editorial revisado por
Contenido técnico respaldado por los
siguientes socios de STEEL:
Recurso aprobado por el
Coordinador técnico
DOCUMENTO TRADUCIDO
Página 22

Proyecto básico: Selección de un sistema de

Transcripción

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