Desde sus orígenes, el objetivo principal de los techos siempre ha sido proteger a los habitantes de los elementos, pero en la actualidad se puede aprovechar todo el potencial de su superficie. En el caso de los techos con superficies de gran extensión, el potencial de la instalación de recubrimientos amplios, como techos solares, cubiertas vegetales o terrazas con servicios, puede ser excepcional. Hasta los techos más pequeños pueden tener un recubrimiento que contribuya de manera considerable a las metas de sostenibilidad de un edificio, como mayor eficiencia energética, retención de aguas pluviales, generación de energía, recuperación de hábitats biológicos, producción de alimentos, disminución del efecto de isla de calor urbano y espacios exteriores.
Sin embargo, la selección del sistema de sobrecarga es solo una parte del diseño. La selección y diseño de la membrana para techos, la capa impermeabilizante que protege el edificio, es fundamental para lograr una instalación duradera. La falla de la membrana, ya sea que requiera reparación o reemplazo, puede requerir la remoción de la sobrecarga. La remoción de la sobrecarga puede provocar pérdida de generación de energía en instalaciones solares y pérdida de captación de agua de lluvia en sistemas de techos vegetales o techos azules o púrpuras. La selección adecuada de todo el ensamblaje, incluido el detallado e integración correctos de la instalación del techo, es esencial para el éxito y la longevidad del sistema de sobrecarga.
Sistemas de sobrecarga
La sobrecarga en techos se define como "cualquier tipo de material, equipo o instalación ubicada por encima y que cubre todo o parte de un sistema de techo o membrana impermeabilizante". * Esto excluye el aislante térmico y también: maceteros, sistemas de techos vegetales (tanto en bandejas como construidos), grava suelta, tanques de agua, relleno de vacío (como espuma rígida de EPS, XPS y/o poliisocianurato), baldosas, adoquines, pedestales de soporte, equipos e instalaciones solares fotovoltaicas (PV).*
Aunque cada propiedad es única, existen muchas opciones de sobrecarga y consideraciones en la instalación de techos para cumplir los objetivos de sostenibilidad.
Techos vegetales: Los techos vegetales consisten en plantas que se instalan en bandejas o que se colocan directamente sobre el techo, con configuraciones extensivas o intensivas. Los sistemas en bandeja y techos extensivos generalmente tienen profundidades menores a seis pulgadas y utilizan plantas de raíces poco profundas, como los sedums. Los sistemas de techos vegetales intensivos tienen capas de suelo más profundas y pueden albergar plantas de mayor tamaño.
Techos azules: Los techos azules son sistemas diseñados para proporcionar detención de aguas pluviales. El agua de lluvia que cae sobre el techo se canaliza a través de orificios, vertederos u otros dispositivos de salida que controlan el flujo de escorrentía.
Techos azul-verde: Los techos azul-verde son una combinación del sistema de techo azul con una instalación de techo vegetal.
Techos púrpura: Un techo púrpura es un techo "esponja" que incorpora una capa de lana mineral hidrofílica similar a una esponja, una capa de retención de poliéster denso y, opcionalmente, una capa adicional tipo panal para aumentar el volumen de agua de lluvia que puede retenerse.
Sistema solar para techos: Los paneles solares fotovoltaicos (PV) pueden ser de un solo lado o bifaciales (doble cara). Un módulo bifacial puede generar energía desde ambos lados, aumentando así la generación de electricidad. Los módulos se soportan mediante sistemas de escalonamiento en el techo que pueden estar fijados mecánicamente a este, a una estructura instalada sobre este o estar sujetados mediante lastre.
Agrivoltaica:: La práctica emergente de la agrivoltaica, que combina agricultura y generación fotovoltaica, muestra potencial como una solución simbiótica que no solo mejora la eficiencia de los paneles solares, sino que también favorece el crecimiento de las plantas y el rendimiento de cultivos al proporcionar sombra y reducir la evaporación del suelo
Los techos tienen el potencial de llevar diversos tipos de recubrimiento, incluidos los armados vegetales, las terrazas ajardinadas y la incorporación de varios tipos de armados.
Consideraciones sobre el sistema de techo
La selección de la membrana para techos, la capa impermeabilizante que protege el edificio, es clave para el éxito de las instalaciones de sobrecarga. Se debe considerar tanto el rendimiento de la membrana como la configuración del sistema de techo, incluida la ubicación de la membrana dentro del conjunto. Una selección inadecuada de la membrana puede resultar en filtraciones, reparaciones costosas o incluso su reemplazo. Es importante también considerar el tipo de aislamiento y tablero para cubierta que se utilice. Más importante aún, el sistema de techo debe tener una vida útil igual o superior al sistema de sobrecarga. El desempeño de la membrana no solo depende de la sobrecarga y los materiales del sistema de techo, sino también del diseño e instalación adecuados. La selección del ensamblaje del techo y los detalles específicos de diseño, incluidas la terminación y penetración, deben definirse claramente para asegurar que la instalación cumpla con los documentos contractuales.
Selección de la membrana
Las membranas de una sola capa pueden ser una excelente opción para instalaciones de sobrecarga, ya que pueden utilizarse tanto a nivel de la plataforma base como en la parte superior del sistema. Las membranas destinadas a instalarse a nivel de la plataforma base, como en sistemas de techos vegetales, deben evaluarse por su durabilidad y longevidad, ya que el acceso a ellas para reparaciones será limitado. En instalaciones solares, típicamente se instalan directamente sobre la membrana. Para techos azules y sistemas de captación de agua, se usan comúnmente membranas de una sola capa en la parte superior del conjunto, y se recomienda que cumplan con los estándares de agua NSF P151.
El color de la membrana
En los sistemas de techo donde la membrana queda expuesta, como en instalaciones de paneles solares y techos azules, el color puede influir significativamente en el desempeño del sistema y en la temperatura superficial del techo. Las membranas de techo reflectantes pueden reducir la temperatura ambiente del techo. El uso de techos de color claro puede disminuir el efecto de isla de calor urbano en las ciudades y también reducir la cantidad de calor que penetra en el interior del edificio.
En instalaciones de paneles solares, las membranas claras o reflectantes permiten que los paneles operen más eficientemente al mantener temperaturas más bajas. La temperatura de los paneles fotovoltaicos (PV) impacta directamente en su producción eléctrica: a mayor temperatura, menor producción. Según un artículo publicado por GAF, "se estima que la eficiencia de un panel fotovoltaico puede ser hasta un 13% mayor cuando se instala sobre una membrana altamente reflectante comparado con una membrana oscura de baja reflectancia. Además, el uso de paneles PV bifaciales sobre membranas de techo reflectantes puede aumentar la eficiencia entre un 20 y 35%, al aprovechar la luz reflejada.
Para instalaciones de sobrecarga, como techos azules o púrpuras donde la membrana está expuesta, las membranas reflectantes también ofrecen ventajas. Aunque el techo no siempre contenga agua, o cuando el agua presente sea translúcida, una membrana reflectante contribuye a temperaturas más bajas en la superficie del techo. Además, los sistemas de techos vegetales pueden beneficiarse del uso de membranas reflectantes en áreas sin vegetación. Los códigos de construcción requieren que se mantengan bordes y senderos en el techo para permitir el acceso, el mantenimiento y en casos de incendio. Las membranas reflectantes en dichas áreas pueden ayudar a reducir las temperaturas del techo, al mitigar la ganancia de calor interior y reducir el estrés por calor en la vegetación durante el verano.
En instalaciones de paneles solares, las membranas claras o reflectantes permiten que los paneles operen más eficientemente al mantener temperaturas más bajas.
Grosor de la membrana
Los sistemas de techos deben ser instalados para igualar o superar la vida útil de los sistemas de sobrecarga. El riesgo de instalar un sistema menos robusto, como uno con una membrana más delgada y de una sola capa, podría requerir el reemplazo del techo antes de que finalice la vida útil de la sobrecarga. Una membrana para techos sin protección debe ofrecer una protección mejorada contra los efectos de los rayos UV, altas temperaturas de servicio, perforaciones y tráfico peatonal adicional para ayudar a garantizar que la vida útil del techo y de la sobrecarga coincidan. Para membranas de una sola capa, las membranas más gruesas pueden ofrecer protección contra perforaciones causadas por el tráfico peatonal adicional durante el servicio y mantenimiento de la sobrecarga. El grosor de la membrana de una sola capa mejora significativamente la resistencia al impacto (como la caída de una herramienta) en casi un 80 por ciento, pasando de una membrana de 45 milésimas de pulgada a una de 80 milésimas de pulgada. Una membrana de una sola capa más gruesa también proporciona protección adicional contra los rayos UV y las altas temperaturas superficiales, lo cual es importante ya que una membrana más gruesa brinda mayor espesor sobre la capa de refuerzo (tejido). Esta parte de la membrana ofrece propiedades resistentes al clima, incluida la resistencia a los rayos UV.
Una membrana para techos en un sistema IRMA debe tener protección adicional contra perforaciones y abrasiones causadas por elementos que están sobre el techo, incluido el daño de raíces en sistemas vegetales. Para instalaciones donde la membrana está en la parte superior, se recomienda instalar planchuelas para caminar alrededor de arreglos solares o en áreas expuestas de membranas de una sola capa con el fin de protegerlas contra el tráfico peatonal necesario durante el mantenimiento de las instalaciones.
Acoplamiento de la membrana
Existen dos categorías amplias de acoplamiento de techos: acoplamiento mecánico mediante el uso de sujetadores y acoplamiento adherido.
Los métodos de acoplamiento deben evaluarse para garantizar una instalación sencilla y una mayor eficiencia energética. La eficiencia energética de los sistemas de techo puede estar directamente relacionada con los puentes térmicos, que ocurren cuando los componentes permiten la transferencia de calor a través del sistema de techo. La pérdida de calor significa que el equipo mecánico tendrá que trabajar más para mantener las temperaturas interiores deseadas. El puente térmico ocurre en huecos o discontinuidades entre materiales, como en los sujetadores de un sistema acoplado mecánicamente. En particular, cuando los sujetadores atraviesan todo el sistema, desde la membrana a través del aislante y hasta la plataforma base, proporcionan una ruta térmica directa del exterior al interior.
Los sistemas de una sola capa acoplados mecánicamente también están sujetos a hinchamiento durante vientos fuertes. El hinchamiento, o aleteo, de una membrana ocurre cuando el viento genera una presión negativa al atraer aire interior hacia el sistema de techo, lo que crea una fuerza de levantamiento en el sistema. Con el tiempo, puede causar estrés y fatiga en los sujetadores mecánicos y en la membrana. El aire interior que se introduce en el sistema de techo equivale a una pérdida de energía, ya que el aire controlado en temperatura puede calentarse o enfriarse dependiendo de la temperatura de la membrana. La sobrecarga instalada sobre sistemas acoplados mecánicamente puede hincharse y aletear junto con la membrana del techo durante vientos fuertes. A medida que la membrana se hincha y se mueve, la sobrecarga se desplaza sobre la membrana, lo que genera abrasión en su superficie. La sobrecarga también puede experimentar estrés y fatiga debido al movimiento, lo que podría reducir su vida útil general.
Un sistema adherido donde solo la primera capa de aislante se fija mecánicamente reduce significativamente la pérdida de aire interior y el puente térmico.
Los sistemas adheridos que no utilizan sujetadores mecánicos reducen en gran medida el puente térmico al eliminar la ruta del interior al exterior del sistema de techo. La adherencia también previene el hinchamiento de la membrana, al mitigar la entrada de aire interior en el sistema de techo.
Aislantes
El aislante es fundamental en los sistemas de techo para la eficiencia energética general de la edificación. Cuanto mayor sea el valor R, expresado por pulgada, mejor será el rendimiento térmico del aislante y su eficacia para mantener temperaturas interiores. Un valor R mayor por pulgada significa que se necesita menos material para lograr el valor de aislamiento deseado. En sistemas de sobrecarga, su diseño general puede verse afectado por el espesor del sistema de techo. Por ejemplo, los tapajuntas deben extenderse al menos 8 pulgadas más allá de la instalación terminada. Para sistemas vegetales, esto significa que el tapajuntas debe extenderse 8 pulgadas más allá de la vegetación. Las alturas de los tapajuntas son particularmente importantes en bordes mecánicos y parapetos. En una instalación en construcción nueva, es posible elevar la altura de los bordes y parapetos según lo requerido. Sin embargo, en una edificación existente, esto puede presentar dificultades.
Las tablas de aislamiento deben instalarse con juntas escalonadas y desplazadas, y es preferible colocar varias capas de aislante en lugar de una sola capa gruesa. Los espacios entre tablas pueden disminuir la capacidad de aislamiento, al permitir la pérdida térmica y aumentar el potencial de condensación si el aire circula en el sistema de techo. El aire transporta humedad, que si se condensa, puede saturar las tablas de aislamiento. El aislamiento de humedad tiene un valor R de aproximadamente cero, lo que equivale a no tener aislamiento.
Juntas de tablas de aislamiento escalonadas y desplazadas.
Cubiertas
Se debe considerar la inclusión de una cubierta protectora después de seleccionar la sobrecarga. Las azoteas con sistemas de sobrecarga no solo tienen mayor tráfico peatonal, sino que también representan una carga muerta adicional sobre el sistema de techo. Las áreas de alto tráfico siempre deben protegerse con planchuelas para pasillos. Agregar una cubierta de alta resistencia a la compresión debajo de la membrana para techos mejorará la protección del sistema, incluida la resistencia a la compresión. Las cubiertas ofrecen protección adicional contra perforaciones, incluidas herramientas que puedan caer por contratistas de mantenimiento, escombros arrastrados por el viento y granizo. Una capa de protección más gruesa aumenta su resistencia a la penetración. Se debe considerar el uso de capas de protección de aislamiento de poliisocianurato de alta densidad, ya que no solo protegen el sistema de techo, sino que también agregan un valor R de 2.5 por cada media pulgada.
Distribución de la sobrecarga, detalles y tapajuntas
Profesionales calificados en diseño y construcción deben participar en todas las fases de diseño y construcción de los sistemas de techo y sobrecarga. La distribución de la sobrecarga debe considerar el acceso para la instalación y para el mantenimiento tanto del techo como de la sobrecarga durante la vida útil de los componentes.
Los detalles o alturas de terminación inadecuados dejan al sistema de techo vulnerable a filtraciones. Los componentes detallados o sellados incorrectamente pueden ser herméticos por un tiempo, pero probablemente fallarán de manera prematura. La remoción del sistema de sobrecarga para realizar reparaciones puede representar una dificultad y un costo adicional. Es una buena práctica permitir que las penetraciones, los tapajuntas, las juntas de expansión, los desagües y otras interfaces críticas del techo sean accesibles para su mantenimiento y reparación. Los tapajuntas deben instalarse conforme a las directrices vigentes de la NRCA y los detalles constructivos del fabricante del techo. Los sistemas lastrados pueden bloquear o inhibir el drenaje, lo que provoca acumulación de agua sobre la membrana para techos. La disposición de la sobrecarga debe dejar áreas alrededor de los desagües libres tanto para facilitar el acceso como para permitir el drenaje, sin que estén obstruidas por la sobrecarga.
Resumen
Si bien el techo es la primera línea de defensa para evitar la entrada de agua en un edificio, debido a las tendencias actuales del mercado y la legislación, este activo antes subutilizado está siendo reconocido por los propietarios como una oportunidad de aprovechamiento. Existen muchas opciones de sobrecarga y consideraciones sobre la configuración del techo al buscar cumplir con objetivos de sostenibilidad. Una vez seleccionado el tipo de sobrecarga, debe determinarse el tipo de techo, lo cual depende del tipo de sobrecarga y del uso final que se le dará al espacio del techo. El éxito de la sobrecarga depende de la calidad del armado de techo subyacente. En instalaciones como sistemas solares o vegetales, será necesario retirar las plantas o el arreglo solar para efectuar reparaciones o reemplazos; por ello, podría requerirse una membrana más robusta para asegurar la durabilidad y el mantenimiento a largo plazo de todo el techo. Podría ser recomendable adoptar un enfoque basado en el desempeño para los requisitos de eficiencia energética (aislamiento, puentes térmicos y hermeticidad) en lugar de seguir únicamente los requisitos mínimos prescriptivos del código, para así garantizar un techo de larga duración y minimizar los reemplazos a lo largo de la vida útil del edificio.
*Fuente: Roofing Contractors Association of British Columbia
