Errores comunes en el aislamiento de techos y la selección de membranas

Este artículo fue publicado por el Instituto Internacional de Consultores de Construcción (IBEC) en noviembre de 2021 por Gary Gilmore, RRO, REWO, CIT Level I, director de Lerch Bates del Roof Consultant Group en Texas.

Errores comunes en el aislamiento de techos y la selección de membranas

In la industria de techado, varias prácticas de diseño y tareas cotidianas en el lugar de trabajo pueden, y por lo general lo hacen, tener un gran impacto en la terminación adecuada de un sistema de techado. Estos artículos incluyen los siguientes elementos críticos:

• Selección, almacenamiento e instalación del conjunto de aislamiento del techo
• Puntos de preparación y carga en la azotea
• Instalación de aislamiento
• Costuras de campo termoplásticas termosoldadas
• Detalles del techo

Desde las perspectivas de un consultor de techos que especifica el ensamblaje del techo y un observador que realiza una visita al sitio de observación del techo, echemos un vistazo más de cerca a cada uno de estos elementos para comprender mejor su impacto en un sistema de techo correctamente instalado e identificar las mejores prácticas para el diseño y instalación de sistemas de techos termoplásticos. Pero primero, necesitamos algunos antecedentes sobre la selección del ensamblaje del aislamiento del techo.

SELECCIÓN DEL CONJUNTO DE AISLAMIENTO DEL TECHO

Especificar el tipo de aislamiento correcto, el valor R, el ensamblaje y el método de fijación para el proyecto es un paso importante en el proceso de selección de un ensamblaje de aislamiento de techo. Las siguientes son preguntas importantes para responder en el proceso de determinar el conjunto de aislamiento adecuado y los criterios de fijación:

• ¿Cuáles son las condiciones de viento para la zona? Es importante consultar el mapa de velocidad del viento en el estándar correspondiente de la Industria de techos de una sola capa (SPRI) o Factory Mutual (FM) Global, o en la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles. Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras (ASCE 7)1 porque las condiciones de la velocidad del viento pueden afectar la capacidad de sustentación del viento y los patrones de sujeción. Para cualquier proyecto que deba ser asegurado o aprobado por FM, el diseño debe cumplir con los estándares de FM.
• ¿Qué otros factores locales o regionales son relevantes? Estos pueden incluir:
  • Proximidad a zonas costeras o costas propensas a huracanes
  • exposición del edificio
  • Ubicación en el centro de Estados Unidos
  • Ubicación en una región montañosa
  • Ubicación en una gran ciudad o zona rural
  • El código de construcción local
• ¿Sobre qué tipo de plataforma de techo estructural se instalará el techo?
• ¿Cuál es el uso previsto para el edificio?
• ¿Qué altura tiene el edificio?
• ¿Hay aberturas grandes en las paredes del edificio?
• ¿Cuál es la elevación de la ubicación del edificio?
• ¿Cuáles son los requisitos mínimos del fabricante del sistema de techo y los requisitos previos de garantía?

Los detalles de este proceso de selección los dejaré para otro artículo. Baste decir que existen numerosas consideraciones y decisiones que afectan la selección y fijación del aislamiento para cualquier conjunto de techo.

ALMACENAMIENTO E INSTALACIÓN DE AISLAMIENTO DE TECHO

Los consultores y observadores de techos frecuentemente encuentran que el aislamiento del techo se almacena directamente en el suelo o se deja sin asegurar, u observan que la cubierta resistente a la intemperie no está asegurada y solo está parcialmente protegida del sol, el viento y la lluvia. Las siguientes son algunas de las muchas razones para tomar nota de estos escenarios y documentarlos en los informes de observación del techo de terceros del lugar de trabajo:

• El aislamiento puede dañarse o mojarse con la lluvia, lo que lo inutilizaría.
• El aislamiento puede volar y dañarse o perderse.
• Si el aislamiento se moja o se contamina con aceites, combustibles o productos químicos, eso podría inutilizar el aislamiento (ver Figura 1). Una práctica común e incorrecta es instalar paneles de aislamiento húmedos de modo que el daño sea visible en la parte inferior del ensamblaje del techo, contra el sustrato. Ya sea que el aislamiento esté dañado por el agua en un lado o en ambos lados, esta no es una solución aceptable. Si el aislamiento está dañado, mojado o deformado por la humedad, no debe instalarse en el ensamblaje del techo.
• Debido a que la mayoría de las visitas al sitio de observación del techo son periódicas, es posible que el observador no esté en el sitio cuando se instalen todos los materiales.
• Es fácil pasar por alto las señales de que se han incorporado productos dañados al ensamblaje. Los signos de humedad en el aislamiento pueden incluir esquinas o bordes ondulados de las tablas o tablas arqueadas/ahuecadas, con la mitad de las tablas combada. La humedad en los tableros y revestimientos también puede provocar la delaminación de los revestimientos del aislamiento y, en consecuencia, la delaminación de las membranas adheridas. En casos severos, el aislamiento puede ahuecarse y tirar hacia arriba sobre los sujetadores y las placas de aislamiento en ensamblajes en los que el aislamiento está fijado mecánicamente.
• Poliisocianurato saturado (poliiso ) el aislamiento puede comprimirse por el tráfico peatonal, el peso de las fuertes lluvias o las cargas de nieve. Los signos de esta condición pueden incluir un aislamiento que se siente muy suave y "blando" al caminar sobre él, sujetadores y placas que sobresalen hacia arriba, o aislamiento que "se levanta" hacia arriba y posiblemente sobresale a través de la membrana del techo. 

  Aunque los paneles de aislamiento deformados se pueden reemplazar después de que se completa el techo, los costos de reparación son altos y se deben instalar parches grandes para acomodar el tamaño de la reparación o el reemplazo. La mejor práctica es no instalar el aislamiento dañado en primer lugar, según lo estipulado en las especificaciones del fabricante del techo.

INSTALACIÓN DE AISLAMIENTO

En los últimos años, un procedimiento popular de instalación de paneles de cubierta y aislamiento ha sido adherir tanto el panel de cubierta como el aislamiento con adhesivo de espuma expandible de poca altura. Este adhesivo se puede aplicar directamente a una plataforma de concreto en algunos casos; como alternativa, se puede aplicar sobre una barrera de vapor o un tablero de sustrato, o sobre una plataforma de metal o madera. Hay otras formas en las que se puede incorporar adhesivo de espuma de poca altura en el ensamblaje, como adherir capas posteriores de aislamiento plano o cónico adheridas sobre capas base de aislamiento y placas de cubierta, y grillos adheridos sobre capas de aislamiento previamente instaladas. (ver Figura 2).

Los requisitos de espacio y tamaño de cordón se pueden basar en una variedad de criterios de diseño, la ubicación geográfica y los requisitos de velocidad del viento. Los requisitos de espacio y tamaño de cordón varían según el fabricante, la clasificación de viento especificada por el proyecto y otros criterios de diseño. Los fabricantes de techos especifican criterios mínimos de tamaño y espacio para la construcción, que no requieren clasificaciones de viento específicas (ver Fig. 3).

Los fabricantes de sistemas de techo tienen diferentes criterios de especificación para la instalación. Muchos fabricantes exigen que las placas aislantes se coloquen en el adhesivo húmedo antes de que el adhesivo se "descascare" o comience a secarse. Algunos fabricantes recomiendan que el trabajador que coloca el aislamiento o el panel de cubierta en el adhesivo “camine” por los paneles (cruce el panel después de colocarlo en el adhesivo), y algunos fabricantes recomiendan que los trabajadores rueden el panel en el adhesivo con un peso. rodillo paisaje.

Sin embargo, he aprendido por experiencia personal que puede haber resultados indeseables cuando se siguen estos métodos prescritos por el fabricante. Cuando las tablas se caminan o se enrollan con un rodillo de jardinería, es posible que el adhesivo de espuma no se mantenga en contacto sólido con la superficie del sustrato y la parte inferior de la tabla que se coloca encima mientras se cura el adhesivo de espuma. Esto se puede evidenciar cuando el tablero instalado tiene bordes y esquinas elevados, tableros irregulares, falta de adhesión sólida o tableros sueltos cuando los tableros se instalan a través de transiciones en pendientes, grillos o monturas. Cualquier borde o esquina levantada de las tablas podría telegrafiar a través de la superficie terminada del techo o dar como resultado áreas de aislamiento o cubierta sin adherir, o ambos problemas podrían ocurrir. Es posible que sienta tablas sueltas mientras camina por el techo. Por lo general, estas tablas se moverán hacia abajo cuando las pise, lo que indica que no están adheridas al sustrato de abajo (consulte Figura 4 y 5).

Estas condiciones pueden complicarse aún más con otros errores de instalación, como la instalación de sujetadores y placas para sujetar los bordes elevados y las esquinas. Por ejemplo, el sistema de membrana de olefina termoplástica (TPO) que se muestra en Figura 6 estaba destinado a ser una membrana de TPO adherida sobre una placa de cubierta adherida y poliiso adherido. La reparación del contratista con sujetadores y placas de unión introdujo puentes térmicos en este ensamblaje y los sujetadores penetraron la barrera de vapor. En mi experiencia personal, si los sujetadores y las placas instalados se instalan en la unión entre dos tablas usando 2 pulgadas. (50 mm) y cubiertas con parches de membrana de TPO, también existe un riesgo considerable de que los sujetadores y las placas no sujeten las tablas sueltas o ahuecadas a largo plazo. La introducción de placas de aislamiento y sujetadores también significa que este ensamblaje no califica para la cobertura contra granizo especificada por la garantía. Agregar placas de aislamiento de metal introduce una superficie muy dura directamente debajo de la membrana del techo. Los términos y condiciones de la garantía contra granizo del fabricante del techo son muy específicos al exigir que el sustrato del techo esté adherido y no fijado mecánicamente. Estas condiciones también ponen el sistema de techo en riesgo de daños por vientos fuertes. El sistema particular representado en la Fig. 6 se especificó para cumplir con los criterios de conexión FM 1-90 de acuerdo con la hoja de datos 1-28 de FM Global.2 Otro artículo de esta serie explicará cómo se pueden usar las pruebas de viento ascendente para determinar si se han cumplido esos criterios.

En proyectos en los que mi empresa es el diseñador de registro, regularmente recomendamos que las tablas adheridas con espuma de poca altura se lastren temporalmente

utilizando baldes llenos de adhesivo, bloques de hormigón u otro lastre portátil disponible en los lugares de trabajo, como baldes parcialmente llenos de concreto, cajas de herramientas viejas llenas de concreto o baldes o cajas de sujetadores o placas de unión. El lastre temporal está destinado a proporcionar una compresión uniforme de las gotas de adhesivo de espuma, esparciendo las gotas de espuma y asegurando que la placa superior permanezca en contacto con el adhesivo de espuma y el sustrato mientras el adhesivo se cura. Figura 7 presenta un ejemplo de resultados instalados cuando el aislamiento y el panel de cubierta adheridos se lastran temporalmente mientras el adhesivo de espuma se está curando. Hay evidencia visual mínima de tablas de techo elevadas, onduladas o ahuecadas. 

Cuando el diseñador de registro especifica o requiere el aislamiento del techo fijado mecánicamente para proyectos en los que no se requieren garantías contra granizo, también existe el riesgo de que se utilicen técnicas de instalación no estándar o no conformes. Los patrones de sujeción deben establecerse o especificarse para cumplir con el código de construcción y los requisitos de FM, así como con los requisitos previos de garantía del fabricante del techo.

Los defectos comunes encontrados y los problemas a identificar incluyen los siguientes (consulte Figura 8 y 9):

• Sujetadores de aislamiento que se extienden entre dos tablas. Cada sujetador y placa debe instalarse completamente en una tabla.
• Uso de placas de fijación incorrectas (es decir, placas de unión en lugar de placas de aislamiento).
• Sujetadores instalados en la ranura baja (canal) de la plataforma de metal. Los fabricantes de sistemas de techo y FM exigen que los sujetadores penetren en la ranura superior de la plataforma de metal para obtener la máxima resistencia a la extracción. Los sujetadores instalados a través de la ranura inferior son susceptibles de tambalearse, aflojarse o incluso salirse de la plataforma.
• Sujetadores y placas demasiado cerca de los bordes de los paneles aislantes o demasiado adentro de los paneles desde el borde de los paneles, en comparación con los requisitos del fabricante del techo.
• Sujetadores que están doblados o colocados en ángulo con respecto a la superficie del techo. Los sujetadores deben colocarse en forma perpendicular a la superficie del techo. Los sujetadores angulados o flojos y los sujetadores que no estén completamente asentados o sobremarchados deben reemplazarse o corregirse según las especificaciones del fabricante.
• Patrones de sujeción que no cumplen con los requisitos de las normas SPRI, FM o ASCE 7.

SELECCIÓN DE MEMBRANA

Los tipos de membrana termoplástica de una sola capa más comunes son TPO según ASTM D6878, Especificación estándar para techos de láminas a base de poliolefina termoplástica3; cloruro de polivinilo (PVC) según ASTM D4434, Especificación estándar para techos de láminas de poli(cloruro de vinilo)4; y cetona etileno éster (KEE) PVC según ASTM D6754, Especificación estándar para techos de láminas a base de éster de etileno cetona.5

La mayoría de las láminas de membrana termoplástica están disponibles en varios espesores, como 45 mil, 50 mil, 60 mil y 80 mil; incluso membranas más gruesas están disponibles cuando se lamina “vellón” u otros materiales similares en la parte inferior de la membrana. 

Las láminas de membrana termoplástica están reforzadas internamente. El tapajuntas conformable generalmente no está reforzado para que pueda moldearse para adaptarse a las penetraciones, las esquinas interiores y exteriores, las bandejas inclinadas y las penetraciones complejas, como los ángulos de hierro o las vigas en I.

Las láminas generalmente vienen en blanco, que es muy reflectante y, en la mayoría de los casos, cumple con los criterios de reflectividad definidos por el modelo de programa de clasificación de productos Cool Roof Rating Council (CRRC).6; ANSI/CRRC S100, Métodos de prueba estándar para determinar las propiedades radiativas de los materiales7; Estrella de energía8; y LEED.9

Estas membranas también vienen en otros colores estándar, fabricados regularmente, incluidos el tostado y el gris. Se pueden pedir colores personalizados; verifique con el fabricante del techo la cantidad mínima de pedido. Las clasificaciones de reflectividad por color pueden variar según el fabricante.

Junto con el grosor y la reflectividad de la membrana, los siguientes son otros factores a considerar al seleccionar productos de membrana para un proyecto:

• Ancho de las hojas
• Uso de forro polar o membranas autoadhesivas
• La calificación de granizo deseada
• La sobrecarga prevista diseñada para el sistema, si la hay.
• El montaje del techo y el método de fijación.
• Restricciones presupuestarias para el proyecto.
• Apariencia visual si el techo es visible desde otras partes del edificio o edificios adyacentes
• Se requiere clasificación de resistencia al fuego/clasificación UL

PROBLEMAS DE INSTALACIÓN DE LA MEMBRANA

Puntos de preparación/carga en la azotea

Los puntos de acceso de carga en la azotea son un área importante para observar de cerca. En algunos proyectos comerciales de techado, puede haber otros oficios accediendo al techo y cargando materiales y escombros dentro y fuera del techo. En muchos casos, estos oficios usan las mismas áreas de preparación a nivel del suelo que usa el contratista de techado porque esas áreas están convenientemente ubicadas en relación con la ubicación de la grúa en el lugar de trabajo o el elevador de materiales (ver Figura 10).

Siempre debe haber en las áreas de carga algún medio para proteger el ensamblaje del techo contra daños. El aislamiento suelto cubierto con madera contrachapada o similar es una buena medida de protección. Se puede utilizar un revestimiento de madera contrachapada sobre una lámina deslizante o un panel aislante de poliestireno extruido.

Sin embargo, todos hemos estado en situaciones donde no se tomaron medidas de protección. En estos casos, puede haber evidencia visual de daños en la membrana del techo, como marcas de rayones, perforaciones, escombros, muescas en el ensamblaje del techo, tapajuntas dañados y aislamiento aplastado. Este daño debe marcarse, fecharse y repararse temporalmente cuando se encuentre (ver Figura 11). Las reparaciones permanentes deben completarse una vez que el cliente, propietario o contratista general haya determinado que han cesado todas las actividades de carga y descarga.

La mayoría de los fabricantes de techos comerciales especifican que no se deben instalar más de 10 parches en cualquier cuadrado de techo o 100 pies2 (9,3 m2) área del techo. Cuando más de 10 parches están ubicados en cualquier área de 100 pies2 (9,3 m2), se debe instalar un parche grande para cubrir o reemplazar el daño. La decisión de reparar, cubrir o reemplazar la membrana dañada depende de la gravedad del daño, según lo define el fabricante del techo.

Se recomienda reparar arañazos en la membrana del techo así como cortes y pinchazos. Estos rasguños pueden crecer o expandirse a través

las fuerzas de expansión y contracción en los ciclos de congelación y descongelación, así como la expansión y contracción normales con las fluctuaciones de temperatura. Las membranas de una sola capa son flexibles y experimentan un movimiento dinámico durante su vida útil. A medida que la membrana alrededor de los rayones se expande y contrae, los rayones pueden penetrar a través del refuerzo y la capa inferior de la membrana.

Costuras de campo termoplásticas termosoldadas

En mi experiencia, el procedimiento para termosoldar costuras termoplásticas tiene varios pasos importantes. El generador utilizado para alimentar el equipo robótico de soldadura de costura es de suma importancia y debe coincidir con la potencia de salida continua requerida en las especificaciones del fabricante de la soldadora (ver Figura 12). Este generador tampoco debe usarse para alimentar ningún otro equipo mientras está alimentando el robot soldador. El drenaje de energía adicional en el generador por parte de soldadores manuales, pistolas de tornillos u otras herramientas eléctricas podría causar subidas de tensión y caídas de energía, lo que puede ser perjudicial para la calidad de la soldadura de costura en campo (ver Figura 13). La especificación de la potencia continua varía según el fabricante de la soldadora. Consulte los datos técnicos del fabricante del equipo de soldadura para conocer los requisitos específicos de vataje del generador para equipos de soldadura de aire caliente.

Otros factores que afectarán la calidad de la soldadura de costura en campo son la luz solar, el viento, la sombra, la temperatura ambiente y la humedad. Es imperativo que el operador de la soldadora robótica designado esté completamente capacitado y familiarizado con el equipo que se utiliza. 

Los fabricantes de techos recomiendan que el subcontratista realice soldaduras de prueba antes de soldar las costuras de campo reales. Las soldaduras de prueba constan de los siguientes pasos: 

1. Configure la temperatura y la velocidad del soldador.
2. Realizar soldaduras de prueba con material de desecho.
3. Permita que las soldaduras de prueba se enfríen y luego intente separarlas en una acción de pelado. 

Una buena soldadura se demostrará mediante la exposición de un área sólida de 1,5 a 2 pulgadas de ancho (38 a 50 mm) de malla de refuerzo, como se muestra en la malla en el lado derecho de Figura 14. Es importante que el operador de soldadura designado realice estas soldaduras de prueba cada vez que enciende el equipo y después de que el equipo haya alcanzado la temperatura de funcionamiento. La hora del día, la luz solar directa frente a la luz solar indirecta (sombra), los fuertes vientos o la nubosidad frente a la luz solar pueden afectar la temperatura, la velocidad y la calidad general de la soldadura. 

Las costuras soldadas a mano y los detalles de tapajuntas son al menos tan importantes y, a menudo, más importantes que la soldadura de costura robótica. Los técnicos de techos de detalle de soldadura manual deben estar bien capacitados y tener experiencia en el uso de una soldadora manual. La soldadura manual requiere mucha paciencia y habilidad. No se puede apresurar, ya que cualquier intento de acelerar el proceso puede resultar en soldaduras deficientes, lo que puede permitir la intrusión de humedad en el ensamblaje del techo. La figura 14 proporciona un ejemplo de una soldadura deficiente (fría). Una soldadura en frío puede parecer visualmente una buena soldadura/empalme, pero la presión mínima de una sonda de costura o del viento puede hacer que una soldadura en frío se abra y falle. 

Los técnicos de detalle también deben realizar soldaduras de prueba para determinar la temperatura óptima del soldador, la velocidad adecuada a la que moverse mientras suelda, así como la presión adecuada para ejercer con el soldador de 2 pulgadas. (50 mm) rodillo de costura manual. Figura 15 muestra un ejemplo de soldadura manual. El equipo típico de soldadura manual se puede ver en Figura 16.

Todas las costuras soldadas, ya sea que se completen con una soldadora automática o soldadura manual, deben probarse al final del día, todos los días. La costura soldada debe dejarse enfriar antes de sondear. El sondeo se logra con una sonda de costura suministrada por el fabricante del techo (Figura 17) o una herramienta extractora de chavetas común. La punta de la herramienta se coloca a lo largo del borde del empalme y se aplica una ligera presión contra el empalme mientras se tira de la herramienta a lo largo del empalme (Figura 18). Cualquier empalme o arruga defectuoso (frío) se abrirá con una presión mínima de la sonda. Todas las deficiencias deben limpiarse y repararse adecuadamente según las especificaciones del fabricante del techo. 

Gary Gilmore, RRO, REWO, CIT Nivel I, es director de Roof Consultant Group, Lerch Bates, en Texas, donde es responsable de supervisar y ejecutar evaluaciones de cubiertas y cerramientos de edificios, escaneo infrarrojo, diseño, revisión de documentos de contrato, observaciones de control de calidad y servicios de prueba de rendimiento de campo. Gilmore tiene una amplia experiencia trabajando con propietarios, arquitectos, contratistas generales y contratistas comerciales, ayudándolos a seleccionar e instalar techos y sistemas de fachada que sean apropiados para las necesidades específicas de su proyecto con respecto a los requisitos del código de construcción y del código de energía, el tipo de edificio y la ocupación, y las limitaciones de costos. Tiene experiencia directa en la instalación de campo de sistemas de techado y revestimiento obtenida a través de su carrera temprana en el lado de representante de contratistas y fabricantes de la industria.

Este es el primer artículo de una serie de varias partes sobre sistemas de techado termoplástico.

REFERENCIAS

1. Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles (ASCE). 2016. Cargas mínimas de diseño y criterios asociados para edificios y otras estructuras. ASCE 7-16. Reston, VA: ASCE.

2. FM Global. 2021. Diseño de viento. Hojas de datos de prevención de pérdidas de propiedad 1-28. Reston, VA: Compañía de seguros Factory Mutual.

3. ASTM Internacional. 2019. Especificación estándar para techos de láminas a base de poliolefina termoplástica. ASTM D6878/D6878M-19. West Conshohocken, Pensilvania: ASTM International. doi: 10.1520/D6878_D6878M-19.

4. ASTM Internacional. 2021. Especificación estándar para techos de láminas de poli(cloruro de vinilo). ASTM D4434/D4434M-21. West Conshohocken, Pensilvania: ASTM International. doi: 10.1520/D4434_D4434M-21.

5. ASTM Internacional. 2015. Especificación estándar para techos de láminas a base de éster de etileno cetona. ASTM D6754/D6754M-15. West Conshohocken, Pensilvania: ASTM International. doi: 10.1520/D6754_D6754M-15.

6. Consejo de clasificación de techos frescos (CRRC). 2021. Modelo de programa de clasificación de productos. CRRC-1. Portland, Oregón: CCRC. https://coolroofs.org/documents/CRRC-1_Program_Manual.pdf.

7. CCRC. 2021. Métodos de prueba estándar para determinar las propiedades radiativas de los materiales. ANSI/CRRC S100. Portland, Oregón: CCRC. https://coolroofs.org/documents/ANSI-CRRC_S100-2021_Final.pdf.

8. Estrella de la Energía. nd “Buscador de productos Energy Star”. Consultado el 16 de septiembre de 2021. https://www.energystar.gov/productfinder/product.

9. LEED. https://www.usgbc.org/leed.