¿Hay una tubería de metal resistente al agua helada?

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Quiero instalar una salida de agua en el exterior de mi casa para jardinería, etc. Las temperaturas exteriores aquí en Letonia caen a -25 ° C a veces, por lo que no puedo usar una tubería de agua común; explotaría cuando el agua se congele. ¿Existe una fórmula para saber qué tan gruesa debe ser la pared de la tubería en comparación con el volumen de agua dentro de la tubería, para que la tubería resista la fuerza de expansión del agua congelada? ¿Hay grifos de agua que sean lo suficientemente fuertes?

¿Hay otras soluciones que no requieren calefacción?

AndyZ
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¿Sería suficiente cerrar la toma de corriente en invierno?
rpmerf
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No, eso requiere demasiado servicio :)
AndyZ
Solo una nota @AndyZ si tiene una manguera en los 3 de estos ejemplos a continuación con el agua que pueden congelarse. La forma en que funcionan todos es drenando el agua a la zona de congelación y el asiento de la válvula está en un lugar más cálido.
Ed Beal
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Solo para aclarar, NO es el hielo el que causa la explosión. Los tapones de formación de hielo provocan un fuerte aumento de la presión hidráulica, hasta 250 bar. ¡Puedes buscar en Google la tubería necesaria para resistir eso! Es por eso que todas las explosiones están encendidas. Son descompresiones explosivas. La válvula mencionada se ve perfecta.
YorkshireDave
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La solución común en Canadá suena como la que ya tiene: una válvula ordinaria al aire libre con una válvula interior (que está equipada con un tapón de drenaje). Simplemente cerrar la válvula interior no es suficiente para evitar daños: la línea debe drenarse abriendo el tapón de drenaje o la válvula exterior.
Anthony X

Respuestas:

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Un dispositivo común utilizado en los EE. UU. (Y requerido por algunos códigos de construcción) es una salida de agua que es larga, de modo que cerrar el agua permite que la parte expuesta a los elementos se seque. Estos se denominan "sin escarcha" o "a prueba de congelación", etc.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Vienen en diferentes longitudes, y la válvula real se encuentra a la derecha de esta imagen, donde el cobre se encuentra con el latón. Esto hace que toda la válvula se drene, por lo que no queda agua expuesta a temperaturas exteriores. Las tuberías de agua reales estarán bien dentro de la pared de la casa y generalmente no estarán expuestas a temperaturas de congelación.

Aquí hay otro diagrama para ayudar a explicar esta respuesta :

ingrese la descripción de la imagen aquí

JPhi1618
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gracias, solo para aclarar, todavía necesito asegurarme de que no haya presión de agua en la tubería, así que tengo que tener otra válvula en el interior de la casa, ¿luego dejar esta válvula abierta y dejar que se seque? Si es así, entonces no hay magia ;-), quería una solución que no me preocupara
AndyZ
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No, al girar la perilla de esta válvula se cierra el agua por dentro. Se drena, y no hay nada más que hacer. Una válvula y listo.
JPhi1618
Oh..OOOOH .... ahora veo, ok, eso suena mucho mejor :) Sí, gracias, lo tengo.
AndyZ
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¡Desconecte la manguera antes de que llegue el invierno! He tenido que reemplazar mi parte de estos y cuando lo hago, agrego una válvula de todos modos; Estos no son tontos. IME a veces solo duran unos pocos años y si el interruptor de vacío se atasca, te alegrará de poner una válvula para que puedas cerrarla y lidiar con ella el próximo verano.
Mazura
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Debe quitar la manguera para que el agua pueda drenarse por gravedad del área de la tubería (se muestra en azul en el diagrama anterior). Si se queda allí, se congelará y romperá el silicio.
Harper - Restablece a Monica
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La congelación del agua puede generar presiones que los científicos solo recientemente han podido verificar experimentalmente. Para ejemplos más prácticos:

Entonces, ¿cuánta fuerza es capaz de ejercer el hielo? Bueno, la gente ha estado tratando de resolver esto durante mucho tiempo. En 1784 y 1785, un comandante Edward Williams aprovechó el clima en Quebec e intentó repetidamente y no logró encontrar un método para contener hielo. Al principio, Williams trató de sellar el agua dentro de los proyectiles de artillería, cuyos tapones de hierro fundido se lanzaron a 475 pies a una velocidad asombrosa de 20 pies por segundo cuando la presión se volvió demasiado grande. Sin inmutarse, Williams decidió anclar los tapones en su lugar con ganchos, solo para que las conchas se dividieran en dos.

En otro experimento, se intentó llenar los cañones hechos de hierro fundido de una pulgada de espesor con agua solo para que también se partieran cuando estaba congelado. Más tarde, los académicos en Florencia intentaron llenar una bola hecha de latón de una pulgada de grosor con agua solo para que también se agrietara cuando estaba congelada. Más tarde descubrieron que la fuerza requerida para hacerlo era de alrededor de 27,720 libras.

Para obtener una respuesta más exacta, debe volver una vez más al diagrama de la fase de agua, que muestra que el hielo se convertirá en Hielo II cuando la presión alcance los 300 megapascales, que es exactamente 43,511.31 libras de fuerza por pulgada cuadrada. En otras palabras, esa es la cantidad de presión que un recipiente necesitaría para sobrevivir para evitar que el agua se convierta en hielo normal, lo que en su lugar hará que se convierta en Hielo II.

( fuente )

La respuesta a un sistema de plomería resistente a la congelación es en realidad lo opuesto: haga que las tuberías sean lo suficientemente delgadas y dúctiles para que se expandan con la tubería. El cobre nuevo y bien fabricado a menudo puede congelarse algunas veces antes de dividirse.

El problema con esto es que cada vez que el cobre se expande, se vuelve más frágil. Los trabajadores metalúrgicos saben que a medida que estira, comprime o trabaja el cobre y la mayoría de los otros metales, desarrollan tensiones internas que los hacen más frágiles. El proceso de recocido puede reducir o eliminar estas tensiones, restaurando la ductilidad del metal.

Por lo tanto, una tubería de cobre a menudo puede soportar algunos ciclos de congelación / descongelación. Sin embargo, las uniones son mucho menos indulgentes y se producen muchas fallas en las tuberías congeladas en o cerca de las uniones donde las tensiones no pueden distribuirse tan fácilmente.

Por lo tanto, la respuesta breve a su pregunta es que no hay un tamaño práctico de tubería que resista el agua congelada.

Sin embargo, hay una multitud de métodos para manejar esto, el más común es el grifo o el hidrante a prueba de congelación.

Adam Davis
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Están leyendo mal el diagrama de fase. Si desea una forma de hielo que no se expanda, solo necesita resistir ~ 200MPa para obtener hielo III. Unos cálculos retrospectivos dicen que una tubería de acero de alta resistencia con un espesor de pared igual al 10% de su radio puede hacer el trabajo durante unos pocos inviernos, aunque los repetidos ciclos de congelación-descongelación lo debilitarán con el tiempo.
Mark
1
@ Mark es exactamente lo que esperaba y me preguntaba, entonces ¿por qué no hacer que el grosor de la pared sea igual al 100% del radio interno, esto podría durar tal vez para toda la vida humana?
AndyZ
1
@AndyZ, costo. McMaster le venderá una tubería de alta presión de 40MPa por $ 50 por pie (compare la tubería de cobre común a $ 3 por pie). ¿Cuánto crees que costará una tubería cinco veces más fuerte?
Mark
1
@Mark no mire el costo desde esa perspectiva, mire desde el otro lado, una tubería de cobre cuesta 3 $ por pie, así que hágalo diez veces más grueso y DEBE costar solo 30 USD ;-)
AndyZ
3
@AndyZ lo hace diez veces más grueso y cuesta $ 300 - la cantidad de material requerida en una tubería es proporcional a (cuadrado de diámetro externo) - (cuadrado de diámetro interno).
Jules
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El primer problema es que nada es a prueba de congelación solo resistente a la congelación (tenía razón al formular su pregunta de esa manera) hasta cierto punto. Las unidades de calefacción son lo más "a prueba" que puede obtener, hasta que, por supuesto, fallan por cualquier razón, y por supuesto tienen sus propios inconvenientes.

Dicho esto, suponiendo que desee o necesite que el babero esté ubicado más cerca del jardín, lo que puede necesitar es un hidrante de jardín. Estos drenarán el agua en la tubería por debajo de la línea de congelación en el suelo. Tendrá que tender una tubería por debajo de la línea de escarcha, que varía según la profundidad en función de varios factores, como la temperatura y el tipo de suelo. Hable con los constructores locales o los funcionarios de la ciudad para averiguar cuál es la línea de escarcha en su área.

Hidrante de patio-1

Hidrante de patio-3

(Los hidrantes reales tienen tuberías verticales mucho más largas).

Estos hidrantes son geniales, pero son caros desde $ 120 USD en adelante. La mayoría de las instrucciones de instalación se olvidan de decirle que coloque algún tipo de piedra o bloque debajo del codo al final del tubo para sostenerlo mejor. También debe poner un poco de roca de drenaje debajo y alrededor y le recomiendo un poco de tela de paisaje que rodea la roca de drenaje.

Para obtener más información sobre qué y dónde está la 'Línea Frost': nsidc.org

Desearía poder publicar más enlaces, pero mi reputación no es lo suficientemente alta. ... un poco de ayuda aquí;)

JaredW82
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gracias, sí Ed Beal ya está vinculado a uno de esos en su respuesta, pero la imagen que agregó es mejor que un enlace :)
AndyZ
Oh, me perdí esa. De hecho, tengo dos de estos en mi propiedad y funcionan muy bien.
JaredW82
1
"hasta un punto cretino" ¡Maldita sea, autocorrección!
David Richerby
También me lo
perdí
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Los baberos a prueba de congelación de arriba trabajan en la pared de una casa. Si desea que el grifo esté más lejos de la casa, este estilo de hidrante funciona muy bien. La línea de suministro está enterrada debajo del nivel de congelación y la base de la unidad está asentada en roca cuando la apaga, los desagües de agua entran en la roca. Tenemos 3 de estos para nuestros caballos y nunca se han congelado. Planeo reemplazar nuestros otros 3 baberos estándar este verano ya que siempre se congelan y rompen la válvula.

Ed Beal
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Gracias, no, estaba pensando en una solución en la pared de la casa. Pero este hidrante parece estar hecho de oro, al menos el precio sugiere que ;-)
AndyZ
Valen la pena Para una unidad de pared @ Jphil1618 obtiene +.
Ed Beal
Encontré una unidad de pared para 40USD, debo admitir que los precios de las unidades de pared también son muy altos.
AndyZ
He visto que estos se usan ampliamente en propiedades de tipo rancho donde se necesitan salidas de agua en una línea de cerca donde no tendrían protección contra los elementos. Son caros en ese enlace en particular, pero se pueden comprar más baratos en una tienda local de suministros agrícolas.
JPhi1618
Sí, los precios en línea de estas cosas son una locura. Los Sillcocks (las unidades de pared) cuestan $ 13-20 localmente en el suministro de construcción aquí. Por mucho que me guste creer en el excepcionalismo estadounidense, otros países también han oído hablar del invierno. Ciertamente no pagaría para importar un accesorio de estilo estadounidense si su suministro de construcción local tendrá uno que se ajuste a las mangueras locales, las juntas y las manijas estén fácilmente disponibles y tengan hexágonos e hilos métricos.
Harper - Restablece a Monica
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Irónicamente, la tubería de agua metálica más resistente es la original: ¡plomo! Es lo suficientemente dúctil que cuando el contenido de la tubería se expande durante la congelación, la tubería se estira hacia afuera sin romperse. Por supuesto, hay un límite de cuánto puede manejar esto antes de que el metal se fatiga, las paredes se vuelven más delgadas y las cosas comienzan a gotear, pero probablemente sea la opción más resistente.

Sin embargo, la desventaja del plomo es bastante obvia: ¡envenenamiento! Así que no recomendaría usarlo. :) Aún así, si está preguntando sobre plomería, vale la pena recordar que la palabra "plomería" proviene de "plumbum", que es la palabra latina para plomo, y esta es solo una de las razones por las que se usó.

Graham
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Bueno, sí, el plomo es algo para matar a alguien, no para regar tu jardín
AndyZ
@AndyZ ¡Tomó 2000 años conseguir algo mejor! :) El óxido de plomo es químicamente bastante estable (suponiendo que su agua no sea muy ácida) y la cal se recubre del interior de las tuberías, por lo que las tuberías de plomo en realidad no pusieron niveles tóxicos de plomo en el agua entubada. Históricamente, la intoxicación por plomo proviene principalmente del lugar de trabajo, no del agua. Sin embargo, ahora tenemos alternativas mejores y más seguras, por lo que las usamos.
Graham
"alternativas mejores y más seguras", sí, como los que mejor :)
Andyz
Bueno, hoy en día solo usarías un plástico suficientemente dúctil. Pero entonces tienes que preocuparte por la luz ultravioleta.
Harper - Restablece a Monica
Buena informacion Especialmente la palabra latina para plomo. No es de extrañar que los "plomeros" se muevan tan despacio. Necesitan "sacar la delantera". 😉
ArchonOSX
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Ninguna tubería ni material es "a prueba de congelación" cuando está lleno de agua y en su aplicación no debe probarse. Pero, estoy de acuerdo con JPhi1618 para obtener un Sillcock a prueba de congelación para llevar a cabo su proyecto.Sillcock

Aquí hay algunos consejos para usarlos de manera óptima:

  1. Incline el extremo del mango ligeramente hacia abajo desde la conexión interior para que siempre se drene completamente después de cada uso.

  2. Calafatee la parte posterior de la placa de montaje después de que el orificio de la pared exterior también se haya calafateo o llenado de espuma para que el aire no ingrese a la casa, tenga alguna posibilidad de llegar a la válvula interior y el calor interno puede mantener la mayoría de la válvula por encima del punto de congelación.

  3. Desenrosque parcialmente la tapa del interruptor de vacío para cualquier cosa que quede conectada al Sillcock en climas helados, esto protege el Sillcock y lo que esté conectado solo si ese elemento se drena completamente por gravedad. Idealmente, nada debe estar conectado en esas condiciones y se dañarán o destruirán si no están separados y completamente drenados.

Iggy
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gracias. Pero, ¿qué hay de 10 mm de diámetro interior de un tubo y paredes de tubo de acero de 30 mm de espesor, por lo que tan poca agua congelada aún rompería el metal tan grueso?
AndyZ
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Ah, sí, absolutamente, el hielo romperá casi todo, puede tomar algunas heladas, pero al final el hielo ganará. Además, el acero no solo se oxidaría, sino que también tendría una muy mala reacción de electrólisis a su cobre si no se conecta correctamente.
Iggy
No puedo creer que 10 mm de agua helada cree una fuerza tan alta, en algún momento el hielo comienza a formar diferentes cristales de hielo II a hielo XV, bueno, no necesito producir hielo XV, pero hay algún límite para la fuerza de expansión de hielo puede hacer. La pregunta es si esta fuerza va más allá de lo que es razonable o no. Una tubería con paredes de 1 metro de grosor sería ... digamos que sería pesada
AndyZ
Sé lo que estás diciendo y estoy de acuerdo en que el hielo tiene un límite ... No sabría la fórmula física de rutina, pero estoy seguro de que existe en alguna parte. Pero, el hielo separa montañas ... tenemos que usar explosivos y martillos neumáticos para igualar la fuerza del hielo de agua de lluvia. Pero, en su aplicación, no hay mejor solución de 1 paso que el Sillcock a prueba de congelación. Ahora, una solución de 2 pasos es solo un Sillcock normal en el exterior y un cierre interior que puede estar a metros de distancia del Sillcock, que superaría al Sillcock a prueba de congelación SÓLO SI se realiza correctamente Y antes de que comiencen las temperaturas de congelación.
Iggy
Bueno, el comentario "SÓLO SI se realiza correctamente" lo dice todo, olvide cerrar el suministro de agua y liberar el agua restante solo una vez en el momento correcto y hará que su tienda de bricolaje vuelva a ser feliz. Sí, parece que el hielo es una perra si puedes decirlo :)
AndyZ
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En silos resistentes a las heladas, la válvula aún puede congelarse dependiendo de la temperatura interior / exterior y la profundidad de la válvula. El método tradicional de hacerlo es usar una válvula de retención y de desecho más atrás, que requiere cerrar / drenar antes de congelar las temperaturas, y abrirla después de: /diy//a/38208

En las casas, miré la parada y la válvula de desagüe había tenido hasta 3 metros.

A -25 ° C en el exterior, considere hacer ambas cosas, especialmente si en el futuro el calor puede ser reducido. No pude encontrar una fórmula para la profundidad; intente mirar en las casas de su vecino para ver qué hicieron y si funciona para ellos.

¡No te culpo si eliges poner una manguera en el interior durante el verano para simplificar las cosas! En tus zapatos esta es la solución que preferiría. Recuerdo desde la infancia una manguera de jardín unida a la faceta de la cocina, que salía por la ventana sobre el fregadero. La faceta tenía hilos para poder conectar una manguera de jardín, y había una horquilla de PVC en la faceta para que aún se pudiera extraer agua en el fregadero.

Andrew Smart
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Inserte un pequeño tubo sellado compresible dentro de la tubería de suministro. Cuando el agua se congela, el agua en expansión debe comprimir el tubo interno flexible manteniendo la presión a niveles seguros. Según tengo entendido, la expansión de H2O ocurre justo antes de la congelación, por lo que la presión debe dispersarse uniformemente mediante impresión hidrólica. Para su información, supongo que el tubo interno (compresible) debería poder absorber 5% en vol. del volumen de la tubería de suministro. Costuras tan simples que me falta algo.

Bob Bob
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Hola y bienvenidos a Home Improvement. Idea interesante, pero creo que te estás perdiendo "cómo entra allí", "cómo se mantiene en su lugar", "cómo evita que se filtre" y "cómo no afecta el flujo de agua".
Daniel Griscom
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La fuerza de congelación del agua en 114,000 psi (POR GOOGLE). Dicho esto, puede usar varios dispositivos mencionados anteriormente ... otra forma es "minimizar" el daño cuando sucede. Un método es el uso de tapones de congelación simples y / o una válvula de bola con un tapón de congelación incorporado eso.

RON1955
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