Metales arquitectónicos

Los metales utilizados con fines arquitectónicos incluyen el plomo, para tuberías de agua, techos y ventanas; el estaño, transformado en hojalata; el zinc, el cobre y el aluminio, en diversas aplicaciones, como techos y decoración; y el hierro, que tiene usos estructurales y de otro tipo en forma de hierro fundido o hierro forjado, o en acero. Las aleaciones metálicas utilizadas en la construcción incluyen el bronce (principalmente cobre y estaño); el latón (cobre y zinc); el metal monel y la alpaca, compuestos principalmente de níquel y cobre; y el acero inoxidable, con importantes componentes de níquel y cromo.El bajo punto de fusión del plomo permitió su uso a gran escala a lo largo de la historia de la humanidad. El plomo fue uno de los primeros metales en transformarse en láminas metálicas para fines arquitectónicos. Las tuberías de agua se construían frecuentemente con plomo, hasta que se dieron a conocer sus riesgos para la salud a finales del siglo XIX.El plomo no se oxida y ha sido un material popular para techos durante siglos, utilizándose en techos, tapajuntas, canaletas, bajantes y cabezales conductores. El plomo era más adecuado para techos de poca pendiente, ya que los techos empinados experimentaban deslizamiento. Los techos de plomo en regiones con grandes fluctuaciones de temperatura, como los estados del Atlántico medio, sufrían deterioro por la constante expansión y contracción, lo que se conoce como fatiga. A partir del siglo XIX, se utilizó un material para techos llamado "terne" o "terneplate", consistente en chapa de hierro o chapa de acero recubierta con una aleación de plomo y estaño. Con frecuencia se confunde con la hojalata.El plomo también se usaba con frecuencia para los cristales de las ventanas de los tragaluces y vitrales. También se utilizaba para pequeñas esculturas y ornamentación de jardines. El plomo se añadía con frecuencia a la pintura: el minio rojo se usaba como pigmento anticorrosivo para el hierro y el minio blanco se usaba como pintura para casas de madera. La pintura a base de plomo fue uno de los materiales más duraderos desarrollados como revestimiento protector exterior. El uso de pintura con plomo se ha restringido en la mayoría de los edificios debido a la preocupación por el envenenamiento por plomo.El estaño es demasiado blando para usarse por sí solo con fines arquitectónicos, por lo que generalmente se divide en dos categorías: la aleación de estaño con otros metales, como el cobre, para formar bronce, y el recubrimiento de estaño sobre metales más duros, como el hierro o el acero estañados. Los bronces arquitectónicos suelen contener alrededor de un 90 % de cobre y un 10 % de estaño, aunque el contenido puede variar considerablemente. El término "techo de estaño" es inapropiado y los primeros fabricantes no lo usaban. Sin embargo, a quienes trabajaban con chapa metálica se les llamaba hojalateros, por lo que el término podría haber surgido de este título.La hojalata era un tipo de material arquitectónico consistente en láminas de hierro o acero recubiertas de estaño. Los techos de hojalata, un tipo de hojalata, se usaron originalmente para armaduras, pero con el tiempo se convirtieron en material para techos. La hojalata también se usaba para decoración, como ventanas ornamentales, dinteles de puertas y techos de hojalata. El metal estampado ornamental hecho de hojalata era una alternativa asequible al yeso. Aunque la hojalata todavía se encuentra disponible hoy en día para techos, techumbres y tapajuntas, generalmente se considera cara, ya que el costo inicial es mayor que el de los techos modernos comunes, como las tejas asfálticas o los techos de hormigón. Un techo o cielorraso de hojalata bien mantenido suele durar mucho más que los materiales modernos y es más económico considerando su mayor vida útil.El zinc puro se utilizaba para techos en Bélgica, Francia y Alemania, donde sustituyó al cobre y al plomo, más costosos. A partir de la década de 1820, se importó zinc laminado belga a Estados Unidos, utilizado por constructores de la ciudad de Nueva York y otros lugares. El zinc puro sufre fluencia a temperaturas normales.Los metales recubiertos de zinc fueron patentados por primera vez en 1837, por separado por M. Sorel en Francia y H. W. Crawford en Inglaterra. Los métodos empleaban un proceso de "inmersión en caliente" para recubrir láminas de hierro con zinc. Para 1839, los techos de lámina de hierro "galvanizada" ya se utilizaban en la ciudad de Nueva York. La Bolsa de Comercio de Manhattan fue uno de los primeros edificios en tener techo y canalones galvanizados. Algunos techos de lámina galvanizada se imprimían con diseños, una técnica popular en la época victoriana.El zinc también se fundía para esculturas y elementos decorativos en Alemania y Austria ya en 1832. Los elementos arquitectónicos decorativos se fundían con frecuencia en zinc, ya que se moldeaba fácilmente, era económico en comparación con la piedra y podía pintarse para imitar metales más caros. A finales del siglo XIX, guirnaldas estampadas, rosetas, flores de lis y hojas de acanto eran elementos decorativos populares tanto para exteriores como para interiores.Las pinturas de óxido de zinc no eran tóxicas y eran resistentes a la contaminación. Alcanzaron un éxito comercial y se disponían fácilmente en Estados Unidos alrededor de 1850, y su uso se extendió a partir de la década de 1870. Tenían la ventaja adicional de ser buenos inhibidores de la oxidación del hierro y el acero.Durante las primeras décadas del siglo XX, el uso de zinc puro para techos y ornamentación disminuyó en Estados Unidos. Actualmente, está ganando popularidad en su forma pura (99,95 %) en materiales de construcción. Normalmente, el zinc de grado arquitectónico es 99,995 % zinc puro con trazas de titanio para reducir el coeficiente de expansión térmica y mejorar la resistencia a la tracción y la dureza, y cobre para mejorar la trabajabilidad. La composición exacta de la aleación depende del fabricante y es un factor determinante del color en la pátina final del zinc. Con el tiempo, el zinc desarrolla su pátina distintiva, transformándose de un plateado brillante a un gris azulado mate. Algunos fabricantes ofrecen acabados prepatinados para acelerar el proceso natural de pátina. El zinc todavía se utiliza en aleaciones como el latón y la alpaca, así como en la galvanoplastia del acero. Hoy en día, el acero galvanizado y el zinc puro, generalmente paneles de junta alzada de doble cierre, se utilizan para techar diversos edificios. La fluencia se ha reducido gracias a la introducción del titanio en la mayoría de los zincs arquitectónicos disponibles en Norteamérica. Los clavos galvanizados y los conductos de chapa metálica también son comunes.El zinc de grado arquitectónico se recicla entre un 90 % y un 95 %. Los costos de reemplazo son mínimos, con una larga vida útil de 80 a 100 años para techos de zinc y de 200 a 300 años para sistemas de paredes. Esta larga durabilidad es un factor clave. Al final de su vida útil, los productos de construcción de zinc pueden reciclarse indefinidamente sin perder sus propiedades químicas ni físicas. El uso de zinc de grado arquitectónico puede ayudar a los edificios a obtener la certificación LEED gracias a su alto contenido reciclado y a su sostenibilidad.El cobre es un metal muy duradero, resistente a la corrosión al formar una pátina verde azulada compuesta variablemente de carbonatos, sulfatos, sulfuros y cloruros de cobre. Las láminas de cobre utilizadas para techos son más ligeras que las tejas de madera y mucho más ligeras que la pizarra, las tejas o el plomo. El cobre para techos se puede plegar fácilmente en juntas impermeables o moldear sobre estructuras curvas para cúpulas y domos.El costo inicial del cobre era tradicionalmente alto, pero su larga vida útil compensaba con creces su precio. El cobre también podía moldearse para adaptarse a las curvas y ángulos alrededor de chimeneas, bordes de techos y buhardillas. Todos los clavos, tornillos, pernos y grapas utilizados con láminas de cobre deben ser de cobre o de una aleación de cobre; de lo contrario, se produciría una acción galvánica entre los diferentes metales, lo que causaría su deterioro.El cobre también se utilizaba con fines decorativos, como ornamentos arquitectónicos, revestimientos, techos o esculturas. Un ejemplo famoso es la Estatua de la Libertad.Las aleaciones de cobre utilizadas en arquitectura incluyen el bronce, una aleación de cobre y estaño, y el latón, una aleación de cobre y zinc.Aunque poco común, el níquel se ha utilizado para el recubrimiento de detalles arquitectónicos. El níquel se usa con mayor frecuencia en componentes de construcción en forma de aleaciones: alpaca, metal Monel y acero inoxidable.La alpaca se llamaba originalmente "plata alemana" hasta la Primera Guerra Mundial. Se le ha llamado "latón blanco", pero probablemente debería llamarse "latón alpaca", ya que generalmente contiene un 75 % de cobre, un 20 % de níquel y un 5 % de zinc. Los diferentes porcentajes dan lugar a una gama de colores, que incluye blanco plateado, amarillo, azul claro, verde o rosa. Los herrajes de alpaca fueron populares en Estados Unidos durante los períodos Art Déco y la época de la Depresión Moderna. Arquitectos y diseñadores preferían la alpaca porque podía adoptar y conservar acabados adecuados y era resistente a la corrosión.El metal Monel es una aleación de aproximadamente dos tercios de níquel y un tercio de cobre. Su color es similar al del platino. El Monel fue pionero en muchos de los usos actuales del acero inoxidable. Su primer uso arquitectónico fue para el tejado de la Terminal del Ferrocarril de Pensilvania en la ciudad de Nueva York en 1909. En 1936, el tejado de cobre de la Biblioteca Pública de la Ciudad de Nueva York, ubicada en la Quinta Avenida y la calle 42, fue reemplazado por un tejado de metal Monel. Sus ventajas como material para tejados incluían su capacidad para ser soldado con soldadura fuerte o blanda, proporcionando una cubierta impermeable y continua. El Monel fue popular durante el período Art Déco. Durante la Segunda Guerra Mundial, se destinaron grandes cantidades de níquel y cobre al esfuerzo bélico, y el suministro de Monel se redujo considerablemente. Tras la guerra, el acero inoxidable y el aluminio reemplazaron al Monel debido a los menores costos de producción.El hierro se ha convertido en un componente arquitectónico importante. Se ha utilizado en cuatro formas comunes: hierro forjado, hierro fundido, chapa de hierro y acero.El hierro forjado se utilizó para pequeños elementos estructurales y decorativos a partir del siglo XVIII. Hasta mediados del siglo XIX, su uso en edificaciones se limitaba generalmente a pequeños elementos como tirantes, correas, clavos y herrajes, o a herrajes decorativos en balcones, barandillas, cercas y portones. Alrededor de 1850, su uso estructural se generalizó a medida que las acerías comenzaron a laminar rieles, perfiles en T y, finalmente, vigas en I. También se utilizaba con fines decorativos, como balcones ornamentales o herrajes. Dado que el hierro forjado se fabrica a mano, no hay dos piezas idénticas.El hierro fundido fue un material de construcción fundamental en el siglo XIX durante la Revolución Industrial. Aunque frágil, presenta una notable resistencia a la compresión. Se utilizaba frecuentemente con fines estructurales, como columnas, fachadas, cúpulas y patios de luces. Entre sus usos decorativos se incluyen escaleras, ascensores, dinteles, rejas, terrazas, balcones, barandillas, cercas, farolas y tumbas. El Edificio Bradbury es un ejemplo de un uso extenso del hierro fundido decorativo. Hoy en día, el hierro fundido se utiliza para accesorios de plomería y tuberías en nuevas construcciones, y su uso estructural y decorativo se utiliza ocasionalmente en prácticas de preservación histórica.La chapa de hierro puede corroerse rápidamente y formar óxido. Se utilizó durante todo el siglo XIX, aunque no está claro cuán extendidos se hicieron los techos de chapa de hierro. La chapa de hierro decorativa prensada utilizada para techos se denominaba frecuentemente "techo de hojalata", que en realidad consistía en láminas de hierro sumergidas en estaño fundido para evitar su oxidación.El acero se introdujo en la industria de la construcción a finales del siglo XIX. El desarrollo del acero estructural a mediados del siglo XIX permitió la construcción de edificios altos. Constructores y fabricantes recurrieron al acero, que era más resistente que el hierro fundido a la compresión y el hierro forjado a la tensión. Cuando se desarrolló el proceso Bessemer en Inglaterra en 1856 y se inventó el proceso de hogar abierto, se produjo acero en cantidades que lo hicieron económico. Puentes, compañías ferroviarias y rascacielos estuvieron entre los primeros usos a gran escala del acero estructural. Aunque el hierro y el acero no son combustibles, pierden resistencia en caso de incendio si no se protegen del calor. Casi todo el acero estructural debe ser ignífugo de alguna manera, utilizando un revestimiento de terracota, baldosas, hormigón vertido con yeso, hormigón proyectado o aislamiento proyectado. El hormigón armado, también llamado hormigón ferroso, se desarrolló a finales del siglo XIX cuando se añadió alambre de acero al hormigón.Los aceros decorativos utilizados en la construcción incluyen:

• Acero inoxidable, acero cromo-nickel, desarrollado entre 1903 y 1912. Su propiedad más importante es su resistencia a la corrosión. Contiene aproximadamente 18% de cromo y 8-12% de níquel. El acero inoxidable es caro, por lo que se utilizó principalmente como un metal no estructural o donde hay un alto potencial para la corrosión. Uno de los usos tempranos más extensos del acero inoxidable fue en el edificio Chrysler.
• Los aceros portadores de cobre, que contienen de 1,5 a 25% de cobre, desarrollan mayor resistencia a la corrosión atmosférica, en comparación con el acero ordinario, formando un revestimiento de óxido protector, con un color marrón profundo uniforme y textura. Eero Saarinen experimentó con el material en el edificio John Deere en 1964.

Al igual que el cobre, el aluminio es altamente resistente a la corrosión. Además, tiene la ventaja de ser un tercio más ligero que el acero, con una resistencia comparable. Además, se puede reciclar fácil y repetidamente. Se estima que, de los aproximadamente 900 millones de toneladas de aluminio producidas desde 1880, tres cuartas partes aún se utilizan productivamente, de las cuales el 35 % se destina a la construcción de edificios.El aluminio no estaba disponible a un precio razonable ni en cantidades suficientes para uso arquitectónico general hasta después de principios del siglo XX. Su uso arquitectónico aumentó en la década de 1920, principalmente para detalles decorativos. Se empleaba en techos, tapajuntas, canaletas, bajantes, paneles de pared y enjutas. Los diseños Art Déco utilizaban frecuentemente el aluminio para elementos ornamentales. El primer uso extensivo del aluminio en la construcción fue el Empire State Building, donde toda la torre es de aluminio, así como muchos elementos decorativos, como las entradas, las puertas de los ascensores, las molduras ornamentales y unas 6000 enjutas de las ventanas. Hoy en día, el aluminio se utiliza con frecuencia en la construcción, excepto en los elementos estructurales principales.

• Materiales de construcción

• Gayle, Margot and Waite, John G. (1980), Metales en América Edificios: Usos y Tratamientos de Conservación, Washington: U.S. Dept. of the Interior, Heritage Conservation and Recreation.