Las beneficios de los techos y revestimientos metálicos

Reconocidos como componentes de construcción sustentables y duraderos, los techos de metal se utilizan en diversas aplicaciones.

El desempeño de los paneles de ensamble depende del sustrato metálico, la capa metálica y el recubrimiento exterior. Estos son fundamentales para la resistencia a la intemperie y la corrosión del panel, la retención del color y la longevidad general.

Pintados con el sistema de recubrimiento adecuado, los techos de metal "cool" también pueden ayudar a reducir la huella de carbono, el consumo de energía y las cargas de refrigeración/calefacción de un edificio. Además de beneficiar directamente a los propietarios y ocupantes del edificio, estos techos también ayudan a beneficiar a la comunidad circundante al mitigar el efecto de isla de calor urbana.

Sustratos para techos metálicos

Los techos metálicos pueden durar más que la mayoría de los productos para techos no metálicos. Sus materiales incluyen contenido reciclado y son 100% reciclables al final de su vida útil. Los techos metálicos se pueden diseñar para soportar condiciones climáticas extremas y son más resistentes al fuego que otros materiales para techos, como la madera o el asfalto. Un techo de metal puede tener un octavo del peso de otros productos para techos, colocando una carga más ligera sobre la estructura y los cimientos y extendiendo la vida útil de todo el edificio. siendo un sistema ligero también lo hace más fácil de transportar e instalar, lo que ahorra más tiempo, así como costos financieros y ambientales.

Tanto el acero como el aluminio se utilizan en la fabricación de cubiertas metálicas, siendo el primero el más común. En peso, kilo por kilo, el acero es una opcion muy economica para techado metalico. La resistencia y durabilidad del acero a lo largo de su vida útil, así como el costo de su ciclo de vida, lo convierten en una inversión atractiva. El acero y el aluminio se encuentran entre los materiales más reciclados del mundo, y más del 50 por ciento del suministro de acero en los Estados Unidos y el 40 por ciento del suministro de aluminio en Norteamérica son producidos a través de fuentes recicladas¹.

Estos recubrimientos discutidos son usados en fábrica por el fabricante del equipo original (original equipment manufacturer, OEM). PVDF y SMP son los recubrimientos más comunes para cubiertas metalicas en la industria.

Los pigmentos del acabado final producen el color de la pintura. Además de ayudar a proporcionar la estética de una aplicación, el pigmento también brinda opacidad al absorber o reflejar la luz. Esto ayuda a asegurar una vida más larga para el recubrimiento. Los pigmentos utilizados también afectarán la resistencia a la decoloración del sistema de recubrimiento. Los pigmentos orgánicos tienen un aspecto brillante, pero una baja resistencia a la decoloración. Los pigmentos inorgánicos, o cerámicos, son menos brillantes y con tonos más tierra, pero tienen una alta resistencia a la decoloración.

El solvente utilizado en recubrimientos exteriores sirve principalmente como diluyente para mantener y controlar la viscosidad de la pintura para facilitar la aplicación. A medida que el solvente se disuelve, dispersa resinas sólidas para ayudar a que la pintura se una. Durante el proceso de curado de un recubrimiento de techo metálico, los solventes se capturan e incineran de manera segura, dejando el pigmento y las resinas en el sustrato.

“Aditivos” es un término general que abarca agentes adicionales que se pueden formular en la pintura para mejorar su rendimiento. Se pueden usar algunos aditivos para controlar la espuma, el flujo y la nivelación de la pintura a medida que se aplica. Los modificadores de viscosidad se utilizan para mejorar la sedimentación y los catalizadores se añaden para acelerar una reacción química.

Expectativas de desempeño

Al seleccionar un recubrimiento exterior para un sistema de techo metálico, es importante saber cómo resiste a los factores potencialmente destructivos del exterior. Un proveedor acreditado de recubrimientos ofrecerá garantías en todos sus productos, así como especificaciones de formato de tres partes CSI para garantizar un desempeño óptimo.

Las especificaciones de los fabricantes de recubrimientos harán referencia a los protocolos de prueba de ASTM para evaluar cualidades tales como:

• brillo especular;
  
• consistencia del color;
  
• adhesion;
  
• dureza y grosor de película;
• flexibilidad; 
• resistencia al agua;
• resistencia a la abrasión;
• resistencia química;
• resistencia a camara salina y a la corrosión; y
• caleo o tizado.

Por ejemplo, el caleo ocurre cuando el sistema de resina en la superficie del acabado de la pintura comienza a degradarse. Esto es causado en gran parte por la exposición a los rayos UV. A medida que el sistema de resina se descompone, las partículas de resina adquieren una apariencia blanca y las partículas de pigmento incrustadas pierden su adhesion a la película. Con este rompimiento en la adhesion, las partículas comienzan a desprenderse de la superficie de la película, lo que se conoce como caleo o tizado.

La decoloración se produce cuando las sustancias del entorno atacan el pigmento de la pintura. Esto conduce aun cambio en el color de la pintura. La prueba de mancha química determina la resistencia de una película a condiciones altamente ácidas o corrosivas. Se deja caer un ácido o una base concentrada sobre la película y se cubren con un cristal de reloj. Después de un período determinado, el panel se limpia y se examina en busca de daños o decoloración. Las resinas FEVE son particularmente resistentes a condiciones corrosivas y su calidad inerte significa que no cambiarán durante una prueba de mancha química.

Además de los protocolos de prueba ASTM y las especificaciones de los fabricantes de recubrimientos, las asociaciones industriales, las agencias gubernamentales y varios fabricantes de cubiertas metálicas ofrecen estándares y pautas para informar a los responsables de la toma de decisiones sobre sus selecciones de recubrimientos y cómo se prevé que se desempeñen los recubrimientos exteriores cuando se exponen a diversas condiciones climáticas a lo largo del tiempo.

Al probar cómo cambia el color de un recubrimiento en función de su exposición, las muestras se aplican sobre un panel recubierto previamente con Primer. La instrumentación de color se utiliza luego para medir el color de un lote de pintura en comparación con el estándar, en tres escalas:

• claro a oscuro (o blanco a negro);
• rojo a verde; y
• amarillo a azul.

Cualquier recubrimiento de color se puede calificar con un número o valor según el lugar en el que se encuentre en cada una de estas escalas.

Las garantías de muchos fabricantes de recubrimientos mencionan Delta E en su pintura, que se refiere al cambio en el color desde que esta se curo hasta su tiempo de exposición actual. Delta E cuantifica la diferencia entre dos colores, como la referencia no expuesta y el color después de la exposición. Una Delta E de 1,0 suele ser la diferencia de color más pequeña que puede ver el ojo humano. La combinación de sol, calor y humedad afecta al cambio de color en Delta E y daña el recubrimiento del techo mucho más rápido que cualquier otro factor por si solo.

Consideraciones ambientales

La principal preocupación ambiental con los recubrimientos líquidos de Coil coatings son los solventes utilizados. Algunos de estos solventes se consideran compuestos orgánicos volátiles (COV), que han sido asociados con el agotamiento de la capa de ozono cuando se liberan directamente a la atmósfera. Cuando los recubrimientos de Coil son aplicados por empresas pintadoras de acabado responsables, los COV se capturan e incineran de manera segura antes de que el material pintado salga de la fábrica. En algunos casos, el calor de la incineración se reutiliza luego para calentar diferentes partes del proceso de pintado.

La selección de recubrimientos para cubiertas metálicas también puede tener ventajas ambientales positivas. Hasta hace poco, los techos o cubiertas habian sido uno de los componentes menos eficientes energéticamente del envolvente del edificio. Al ver la oportunidad de innovación, las opciones como los techos metalicos "cool" han pasado a la vanguardia del diseño de edificios comerciales.

Un techo “cool” es aquel que refleja el calor emitido por el sol de regreso a la atmósfera, manteniendo la temperatura del techo más baja, reduciendo así la cantidad de calor transferido al espacio del edificio debajo. Los requisitos de techos “cool” aparecen en los códigos de energía nacionales y locales, las iniciativas de construcción ecológica y los programas de reembolso de energía porque un techo “cool” reduce el uso de aire acondicionado y reduce las facturas de servicios públicos. También mitiga el efecto de isla de calor urbana, donde las superficies de techo y el pavimento retienen el calor, lo que a su vez contribuye a elevar las temperaturas, aumentar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y las alteraciones climáticas locales. Los techos “cool” minimizan estos efectos adversos, al tiempo que aumentan la comodidad de los ocupantes y reducen la aparición de problemas de salud asociados con la mala calidad del aire y la contaminación o smog.

Hay dos propiedades clave importantes para la temperatura que alcanzará un techo bajo la luz solar directa:

• reflectancia solar (solar reflectance, SR): cantidad de energía solar reflejada inmediatamente desde una superficie; y
• emitancia térmica (thermal emittance, TE): la cantidad de energía térmica que una superficie puede volver a emitir en forma de energía infrarroja (IR) a la atmósfera.


Un techo “cool” con un alto SR y un TE alto tendrá una temperatura superficial más baja en comparación con un techo con un bajo SR y un TE bajo. Una temperatura superficial más baja se traduce en una menor ganancia de calor en la estructura de abajo, lo que da como resultado un edificio más fresco, lo que significa menos consumo de energía y facturas de energía más bajas.

La investigación del Centro de Tecnología de Edificios del Laboratorio Nacional Oak Ridge (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) muestra que los techos metálicos retienen el SR mejor con el tiempo que cualquier otro producto para techos.² Para mejorar este rendimiento, los recubrimientos de rollos o bobinas para cubiertas metálicas SR están disponibles con un 70 por ciento de resinas de PVDF y pigmentos reflectantes solares. Dependiendo del color, muchas aplicaciones de techos “cool” especificarán un acabado horneado de dos capas, aplicado en linea con un valor mínimo de SR de 0,25 y un valor de TE de 0,85 a 0,90 para recubrimientos típicos.

La energía que no se refleja o se vuelve a emitir puede calentar la superficie de un techo, por lo que el flujo de aire ambiental provoca el calentamiento por convección, lo que puede contribuir a temperaturas urbanas más altas. Una isla de calor describe las areas urbanas construidas, que son más cálientes que las areas rurales circundantes. Según la Agencia de Protección Ambiental (Environmental Protection Agency, EPA) de los EE.UU., la temperatura media anual del aire de una ciudad con un millón de habitantes o más puede ser de 1 a 3 °C más cálida que su entorno. Por la noche, la diferencia puede ser de hasta 12 °C. Las temperaturas elevadas pueden resultar en mayores costos de energía para enfriar edificios en toda la ciudad³.

Los criterios de calificación del programa Energy Star Reflective Roof de la EPA para un techo “cool” son:

• los techos de pendiente baja (inclinación inferior a 2:12) deben tener una SR inicial de 0,65 y una SR de 0,50 después de tres años de vida útil;
• los techos de pendiente pronunciada (inclinación de 2:12 o mayor) deben tener una SR inicial de 0,25 y una SR de 0,15 después de tres años de vida útil.

Los criterios para techos metálicos para Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (Leadership in Energy and Environmental Design, LEED) son:

• el requisito del índice de reflectancia solar (solar reflectance index, SRI) de 2:12 para techos de pendiente baja es 78; y
• Techo de pendiente pronunciada 2:12 Los requisitos del SRI son 29.


SRI combina la reflectividad y la emitancia para medir la capacidad general de un techo para rechazar el calor solar. El cálculo de este índice está definido por la norma ASTM E1980, Práctica estándar para calcular el índice de reflectancia solar de superficies opacas horizontales y de baja pendiente, y se basa en una fórmula que incluye valores de reflectividad solar y emisividad térmica. El negro estándar (5 por ciento de reflectividad, 90 por ciento de emitancia) tiene un índice de 0, y el blanco estándar (80 por ciento de reflectividad, 90 por ciento de emitancia) tiene un índice de 100.

Se pueden realizar mejoras en los valores de SR mediante la tecnología de pigmentos “cool”. El impacto del aumento de SR de un techo puede agravarse rápidamente.

Por cada aumento de 0,01 en la SR, la temperatura de la superficie disminuye entre 0,3 a 0,6 °C. Por cada aumento de 0,10 en SR, los costos de energía de refrigeración y calefacción disminuyen 0,02 USD/1 m2 en climas cálidos. El techo “cool” también puede contribuir a reducir los costos de mantenimiento y a prolongar la vida útil del techo, junto con las ventajas medioambientales a largo plazo.4

Conclusión

Lograr los beneficios deseados y el desempeño previsto de los techos de metal “cool”, requiere una especificación cuidadosa, proveedores de materias primas cuidadosamente seleccionados y una estrecha colaboración con fabricantes de recubrimientos experimentados. A través de esta colaboración, los profesionales de las especificacion pueden satisfacer tanto las expectativas del equipo de construcción, como con sus ideales para contribuir a un mejor entorno urbano.