Perspectivas
Los ensamblajes de sistemas de techos han progresado a través de la evolución de muchos nuevos tipos de materiales. La diversidad de materiales de los techos requiere que el asesor tenga un conocimiento profundo de los diferentes tipos de materiales, y que comprenda bien cómo el viento, el granizo u otros peligros pueden afectar esos materiales.
Los consultores e ingenieros de techos generalmente pueden tomar una decisión segura, después de una inspección minuciosa del techo, que tenga uno de tres resultados posibles; hay daño, no hay daño o puede haber daño. Igual de importante, cuando hay daños, el consultor o ingeniero de techos debe dar una respuesta definitiva que indique si es conveniente realizar una reparación o un reemplazo.
La evaluación de las condiciones de los sistemas de techos y el desarrollo del alcance de las reparaciones suele ser compleja y requiere más que una simple observación visual del sitio. Gracias al avance de la tecnología y la investigación científica, los expertos pueden determinar mejor la condición y el funcionamiento de los techos utilizando laboratorios de sistemas de techos, termografía infrarroja, drones y equipos de prueba en el campo.
Un laboratorio de sistemas de techos puede ayudar a identificar los materiales del techo y determinar si el material del techo está dañado, a través del análisis científico. Las muestras, preferiblemente de {[#12]" X {[#12]" e incluidos todos los materiales sobre la plataforma, pueden tomarse del techo y enviarse a un laboratorio. Cuando se cortan las muestras, se puede identificar el ensamblaje del techo y su método de fijación. El muestreo también puede revelar más de una sola capa de techo. Algunas cubiertas de techo primarias, tales como techos construidos tipo BUR, pueden requerir un esfuerzo adicional para identificar su tipo y el número de refuerzos. Una vez en el laboratorio, los técnicos e ingenieros también pueden identificar la cubierta principal del techo y otros componentes, incluidas las hojas de base, los paneles de cubierta, el aislamiento primario, las barreras de vapor y las barreras térmicas.
Otra forma de análisis de muestras fuera del sitio es la prueba de columna de agua, que se realiza de acuerdo con el Método de prueba estándar para determinar la resistencia a la migración de agua a través de las membranas de techo - ASTM D7281. Esta prueba requiere que la membrana del techo muestreada se coloque bajo seis pulgadas de agua durante un período continuo de siete días. Una vez que esta parte de la prueba se finaliza, la parte inferior de la membrana se cicla 25 veces con 1 psig de aire, permitiendo que incluso las aberturas más pequeñas revelen goteras.
Sin importar la cubierta del techo, las muestras se examinan visualmente a simple vista y con aumento para discernir perforaciones, roturas o magulladuras típicas de los impactos de granizo. Los techos bituminosos, los techos BUR y el betún modificado (mod-bit), así como las tejas de las composiciones, pueden desaturarse en un desengrasante de vapor y sus refuerzos se pueden extraer y examinar para detectar fracturas o regiones deformadas características del granizo. Por ejemplo, las fracturas (aparte de las del tipo golpe al yunque) se inician en el refuerzo inferior. Las fracturas son más largas en el refuerzo inferior y se acortan progresivamente en los refuerzos superiores. Las membranas plásticas de una sola capa pueden examinarse mientras son iluminadas por luz de alta intensidad. La luz permite la inspección del refuerzo para detectar fracturas o regiones tensas dentro de la matriz plástica sin disolver el plástico.
A menudo surgen desacuerdos con respecto a las causas de las marcas en los sistemas techos, especialmente cuando se afirma que las marcas se atribuyen al granizo. Para identificar posibles golpes de granizo en el laboratorio, se realizan impactos comparativos contra muestras de sistemas de techos con granizo simulado de acuerdo con el Estándar de prueba para pruebas de resistencia al impacto de materiales de techos rígidos al impactar con las bolas de hielo del congelador - ANSI FM 4473. Para esto, las membranas de los techos se apoyan de la misma forma que en el campo y son impactadas por varios tamaños de bolas de hielo propulsadas a velocidades de caída libre que son equivalentes a las de granizo natural de tamaño similar. Luego, se hacen comparaciones cualitativas entre las marcas existentes, y las que, según los informes, fueron causadas por el granizo natural, y las del granizo simulado, evaluando los tamaños de marcas, así como los patrones de las marcas. También se pueden hacer impactos para desarrollar tamaños de umbral para daños causados por el granizo en los sistemas de techos.
Con frecuencia, se les pide a los técnicos de laboratorio e ingenieros que determinen la fecha más probable en que ocurrió el impacto. Las muestras de techos pueden examinarse en el laboratorio para discernir su grado de erosión y, con información complementaria, determinar la edad relativa de las características en cuestión. La información de campo puede incluir tamaños de marcas de salpicaduras (áreas de suciedad y óxido que se han eliminado de las superficies por impacto de granizo), tamaños de abolladuras en accesorios de techos metálicos y anchuras de abolladuras en aletas de aluminio de unidades de HVAC (el mejor indicador del tamaño del granizo en un sitio). Otra información incluye los registros meteorológicos del Servicio Nacional de Meteorología (registros finales de los Centros Nacionales de Información Ambiental y registros preliminares del Centro de Predicción de Tormentas) y predicciones de los análisis de radar. La información obtenida de los materiales y accesorios del techo, más la información del clima y los análisis de radar, pueden sentar las bases para identificar la fecha más probable de la tormenta en cuestión.
Contemple lo siguiente al tomar muestras de techos:
La termografía infrarroja (IR) puede ser una forma efectiva de evaluar un ensamblaje de los sistemas de techos cuando hay preguntas sobre la presencia y el grado de humedad. En muchos techos comerciales, encontrar la verdadera fuente de la intrusión de agua no es simple, ya que los rastros de agua pueden no estar vinculados directamente a la fuente de la gotera.
La termografía infrarroja es el proceso de adquisición y análisis de la radiación térmica capturada por un dispositivo de imagen térmica no destructivo, a menudo denominada cámara infrarroja o cámara IR. Estos dispositivos detectan variaciones en la energía térmica emitida por los objetos y presentan esta información como una imagen térmica. Una vez capturadas, las imágenes térmicas de los techos se analizan para identificar los patrones térmicos. Al complementar la inspección de un techo con termografía infrarroja, se puede obtener información adicional que de otro modo no sería visible a simple vista o que requeriría una prueba significativamente destructiva.
Las inspecciones IR de los techos deben realizarse cuando la superficie del techo esté seca y cuando el interior de la estructura varíe al menos en 18° F (10° C) respecto de la temperatura exterior. Esta diferencia de temperatura permite identificar las áreas que contienen humedad potencial con la cámara IR, ya que la presencia de humedad en un área del techo será más fría o más cálida que los alrededores.
Una idea errónea común y significativa sobre el uso de cámaras IR para inspecciones de techos es que las cámaras IR pueden detectar la humedad. Es importante tener en cuenta que las imágenes térmicas representan los patrones de radiación térmica en los materiales y pueden estar presentes en la superficie de los sustratos afectados; las imágenes térmicas no representan la humedad ni distinguen entre húmedo o seco. Por lo tanto, mientras que las irregularidades o anomalías en los techos detectadas como patrones térmicos pueden indicar ubicaciones potenciales de humedad, las diferencias de temperatura y las variaciones en los patrones térmicos suelen ocurrir debido a muchos otros factores. Por esta razón, el análisis de las imágenes térmicas de los techos debe ser realizado por un termógrafo infrarrojo debidamente capacitado, experimentado y certificado, utilizando instrumentos de campo adicionales y/o pruebas para evaluar si las anomalías de temperatura son condiciones de humedad, frío o están relacionadas con condiciones distintas de la humedad.
Se puede realizar una inspección IR del techo a través de una cámara IR de mano o un dron habilitado para IR. Una cámara IR de mano es una buena herramienta para detectar patrones térmicos durante una inspección en el techo. Una de las ventajas de la cámara IR de mano es la capacidad de producir la imagen IR y digital simultáneamente. Incluso en techos planos o de poca pendiente, es una buena práctica tener un vigilante en el techo con el operador de la cámara IR, ya que el operador puede distraerse fácilmente y no estar consciente de los peligros involucrados en las inspecciones del techo. También es importante identificar en un diagrama la ubicación de la o las áreas de las imágenes IR para documentar posteriormente dónde se tomaron las imágenes IR.
Con el uso de cualquier cámara IR, se debe enfatizar que esta no es una herramienta independiente y solo identifica una diferencia en la radiación térmica, no la presencia real de humedad. Los medidores de capacidad (o más comúnmente llamados medidores de humedad) se usan como una herramienta secundaria para ubicar la humedad en el techo, pero las muestras de núcleo son la necesidad fundamental para confirmar que los patrones térmicos observados por la cámara IR son en realidad la presencia de humedad.
Estándar de prueba ASTM C1153-10 (2015): la Práctica estándar para la ubicación del aislamiento húmedo en sistemas de techos usando imágenes infrarrojas proporciona las pautas y prácticas recomendadas al realizar el escaneo infrarrojo en el techo. Al igual que con toda la tecnología de inspección de techos, el usuario debe tener una amplia experiencia en el tema de los materiales que se están examinando y una comprensión de cómo los peligros y el desgaste pueden afectarlos.
El uso de drones en los Estados Unidos está creciendo rápidamente cada año y, a medida que la tecnología y la competencia de los fabricantes avanza, los drones se están volviendo más asequibles (y pronto estarán más regulados). En un entorno comercial, el uso de un dron puede ser una herramienta ideal para recopilar datos o resolver problemas con respecto a las evaluaciones de techos. La tecnología de drones ha avanzado hasta el punto de que se puede volar el dron y capturar fotografías o videos con capacitación básica. Sin embargo, en el uso comercial, se requiere una certificación de la FAA para el dron y una licencia para el piloto para operar legalmente un dron.
Una pregunta que surge a menudo es: ¿por qué usar un dron en lugar de una persona? La respuesta proviene del nivel de detalle necesario junto con una vista en perspectiva. Lo más conveniente sería que una persona evalúe un ensamblaje de techo para detectar daños causados por granizo o viento; sin embargo, hay ocasiones en las que no es posible que una persona examine físicamente el techo o puede que haya problemas de seguridad. Los drones pueden ser una herramienta invaluable para recopilar datos, especialmente cuando el techo no es seguro para caminar o no es de fácil acceso debido a su inclinación, ubicación o materiales de techos frágiles (baldosas de arcilla, asbesto, etc.). Considere un edificio de siete pisos con un techo inclinado de 12:12 con azulejos de arcilla. Este sería un ejemplo perfecto de un ensamblaje de techo que podría examinarse con la ayuda de un dron.
Los drones se pueden usar para examinar cubiertas de techo desde una distancia cercana y las fotografías/los videos son de alta definición (generalmente, resolución de 1080p o 4k) que proporciona fotografías con un nivel de detalle similar al de estar parado en el mismo techo. El viejo adagio "una imagen vale más que mil palabras" es aún más profundo cuando se considera la vista ventajosa desde un dron que se eleva a 100 pies sobre un edificio con un techo cubierto que fue eliminado por un huracán. Esta simple imagen no solo puede contar la historia de la cubierta faltante del techo, sino que también podría proporcionar detalles valiosos en cuanto a la complejidad de las reparaciones si el acceso al edificio fuera limitado. Además, un dron también puede ayudar con la documentación de los accesorios del techo, como el número de unidades de HVAC o los bordillos y las características del techo, como las sillas de la chimenea o las transiciones de pendiente.
El número de compañías que utilizan programas e imágenes aéreas de drones para calcular el área del techo también está aumentando. Esta competencia por los negocios genera una mayor precisión en el resultado de estos cálculos y su capacidad para integrarse en programas de estimación. Antes de los drones, se utilizaban fotografías satelitales e imágenes aéreas de aviones para obtener mediciones de techos. Con el avance de las fotografías satelitales, las imágenes aéreas y ahora los drones y la inteligencia artificial detrás de programas avanzados, ha quedado atrás la época de escalar el techo para determinar cuántos pies cuadrados de membrana se requieren o la cantidad de cuadrados de tejas necesarios para reemplazar el techo.
Una fotografía o un video de un techo, independientemente de cualquier daño o falta de daño, puede resultar útil en algún momento en el futuro. Si bien es similar a una fotografía aérea tomada por compañías como Pictometry o una foto satelital en Google Earth, una fotografía con drones generalmente tendrá una resolución mucho mejor y estará más cerca de la superficie del techo para ver colores y tipos de techo (esto a veces no es posible con fotos aéreas o satelitales).
Para lograr las mejores prácticas y para tener éxito en la operación de un dron, se debe considerar lo siguiente:
Los equipos de pruebas en el campo se utilizan para recopilar datos de rendimiento del ensamblaje del techo en el campo. Estos datos suelen ser esenciales para determinar la posibilidad de reparación o las posibles preocupaciones de diseño o rendimiento. Los equipos de pruebas de campo se usan generalmente para evaluar nuevos ensamblajes de techos después de la instalación para garantizar que cumplen con las especificaciones de rendimiento requeridas; sin embargo, estos mismos equipos también se pueden usar para evaluar ensamblajes de techos existentes para determinar datos de rendimiento similares.
Extracción de sujetador
Hay muchos tipos de clavos, tornillos y sujetadores mecánicos especiales que se utilizan en los sistemas techos. Las capacidades de los sujetadores se pueden determinar mediante comprobadores de tracción, como el Com-Ten Series 36. El comprobador consiste en un gato de tornillo y una celda de carga. La rueda del probador se gira y el sujetador se extrae de su material base. El Com-Ten 36 tiene una capacidad de 2,000 libras.
El comprobador de tracción se puede utilizar para garantizar que la capacidad de tracción de los sujetadores en construcciones nuevas, incluido el sistema de techo, sea la especificada. En los casos en que los sujetadores han fallado, el comprobador de tracción también se puede usar para determinar la capacidad del sujetador. Esto puede proporcionar la base para determinar si el fallo de los sujetadores se debió al diseño del sujetador, a los defectos de los materiales, a la instalación del sujetador o al mantenimiento del mismo.
Una aplicación común para las pruebas de extracción de sujetadores es evaluar las cubiertas de metal existentes que tienen algún tipo de corrosión y hay inquietudes por la capacidad de las cubiertas para resistir las cargas de tracción de los sujetadores, especialmente con respecto a los requisitos de levantamiento de acuerdo con los códigos de construcción del modelo actual. Una plataforma de metal capaz de proporcionar la capacidad de extracción adecuada de los sujetadores hace 30 años puede no ser capaz de resistir las especificaciones de extracción basadas en los nuevos requisitos de elevación del viento.
Prueba de elevación de vacío
La cámara de elevación de vacío es una herramienta que se utiliza para medir la capacidad de elevación de ensamblajes de techos totalmente adheridos. El propósito de la cámara de elevación de vacío es tratar de levantar el conjunto de la membrana del techo adherido utilizando presión negativa para simular la carga del viento, de acuerdo con las Hojas de datos de prevención de pérdida de propiedad de FM [#1]}-52 o ASTM E907 - Método de prueba estándar para pruebas de campo. Sistemas de techos de membrana adherida (la ASTM E907 se encuentra actualmente en redesarrollo). Las presiones de elevación se calculan de acuerdo con ASCE 7, Cargas de diseño mínimas y criterios asociados para edificios y otras estructuras que se incorporan en el Código internacional de construcción (IBC). Las presiones de levantamiento son mayores en las esquinas del techo, seguidas por los bordes y luego los campos del techo.
El vacío se aplica a los sistemas de techos a través de una cúpula de 5' X 5'. La presión de vacío se aplica y aumenta incrementalmente hasta que se alcanza la presión objetivo, se produce un fallo en el sistema del techo o la membrana se estira más allá de los valores especificados. Cuando ocurre una falla, el sistema de techo se corta y se observa para determinar la causa de la falla.
Más allá de la justificación de la nueva capacidad de sistemas de techos, la prueba de elevación de vacío desempeña un papel importante en el mundo forense. Considere el soplado parcial de una membrana adherida de un techo. La prueba de elevación de vacío se puede aplicar a aquellas áreas que parecen intactas para medir su capacidad para poder determinar la reparación adecuada.
Otro ejemplo sería un techo de membrana unido a una tabla o aislamiento que ha sido golpeado por el granizo. Es posible que la membrana ya no esté unida al tablero de cubierta o al aislamiento en las áreas donde los enlaces se rompieron por los impactos de granizo. En ciertas situaciones, y cuando las condiciones son las adecuadas, la prueba de elevación de vacío puede usarse para determinar si la membrana del sistema de techo todavía mantiene la capacidad adecuada al realizar pruebas en las zonas de esquina, borde y campo. Las pruebas pueden sentar la bases para determinar si la capacidad de levantamiento del sistema de techo es adecuada, parcialmente adecuada o inadecuada.
Prueba de placa adherida
La prueba de placa unida utiliza los mismos estándares que la Prueba de elevación de vacío y los mismos estándares y códigos para calcular las presiones de los techos de elevación. La fuerza de elevación se aplica mecánicamente a un panel de madera contrachapada de 2' X 2' que se adhiere con adhesivo al sistema de techo. Se corta una tira de 2" a 3" de ancho desde el sistema techo alrededor de los bordes del panel de madera contrachapada para aislar el área de techo probada. El panel de madera contrachapada se tira mecánicamente con un mecanismo encima de un trípode con una celda de carga. De manera similar, la carga se aplica en incrementos y luego se mantiene durante un período prescrito. El régimen se repite hasta que se alcanza la presión objetivo o se produce una falla del sistema de techo. Si ocurre una falla, el techo se corta y se examina para determinar la causa de la falla.
Ya sea un techo comercial con grandes extensiones que cubran acres de área o una estructura residencial unifamiliar con dos pendientes de techo, la combinación de experiencia con tecnología de vanguardia respalda mejor el análisis científico de los asuntos de sistemas de techos.
El primer paso en las evaluaciones de sistemas de techos implica la identificación correcta del ensamblaje del techo. A continuación, el asesor debe poder determinar si el techo ha sufrido daños y desarrollar el alcance de las reparaciones. En situaciones complejas, el uso adecuado de la tecnología puede ayudar a evaluar el rendimiento de los ensamblajes de los sistemas de techos de una manera cuantitativa que se extiende más allá de la observación visual, mientras que también ayuda en el desarrollo del alcance de las reparaciones.
Queremos agradecer a Scott Morrison, PE, Chad Zielinski, PE y Dan Parker por aportar sus conocimientos y experiencia, que fueron de gran ayuda en esta investigación.
Dan Parker es vicepresidente de la práctica de Consultoría de la Construcción en J.S. Held. Es un experto en daños de techos especializado en la evaluación de daños y el análisis forense de todos los tipos de cubiertas de techo. La experiencia de Dan incluye el análisis forense de una amplia gama de proyectos industriales, multifamiliares, comerciales, de transporte, educativos, gubernamentales y residenciales en todo el país. Además de sus conocimientos en materia de techos, Dan tiene una amplia experiencia en la evaluación de daños que involucran otros tipos de pérdidas como incendios, agua, robo, vandalismo, inundaciones y terremotos. Su conocimiento de la evaluación de daños proviene de la experiencia práctica durante su permanencia en algunas de las compañías más respetadas del mundo, como DSI, Allstate, CNA y Haag Engineering, solo por mencionar algunas.
Puede contactarse con Dan enviando un correo electrónico a [email protected] o llamando al +1 470 287 3929.
La termografía infrarroja es el proceso de adquisición y análisis de la información térmica de la imagen capturada por un dispositivo termográfico no destructivo, a menudo conocido como cámara infrarroja o cámara IR. Estos dispositivos detectan...