Existe um tubo de metal resistente à água congelada?


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Quero instalar uma saída de água na parte externa da minha casa para jardinagem etc. As temperaturas externas aqui na Letônia caem às vezes a -25 ° C, portanto não posso usar um cano de água comum; estouraria quando a água congela. Existe uma fórmula para determinar a espessura da parede do tubo com o volume de água dentro do tubo, de modo que o tubo resista à força da expansão da água congelada. Existem torneiras de água suficientemente fortes?

Existem outras soluções que não requerem aquecimento?


desligar a tomada no inverno seria suficiente?
rpmerf

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Não, isso é muito intensivo em serviços :) #
AndyZ 26/02

Apenas observe @AndyZ se você tiver uma mangueira nos três exemplos abaixo com a água congelada. A maneira como eles funcionam é drenando a água para a zona de congelamento e a sede da válvula está em um local mais quente.
22616 Ed Beal

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Apenas para esclarecimento, NÃO é o gelo que causa a explosão. Os plugues de formação de gelo causam um aumento acentuado da pressão hidráulica - até 250 bar. Você pode pesquisar no Google o cano necessário para resistir a isso! É por isso que todas as rajadas são queimadas. São descompressões explosivas. A válvula mencionada parece perfeita.
YorkshireDave

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A solução comum no Canadá soa como o que você já possui: uma válvula comum ao ar livre com uma válvula interna (equipada com um bujão de drenagem). Simplesmente desligar a válvula interna não é suficiente para evitar danos - a linha deve ser drenada abrindo o bujão de drenagem ou a válvula externa.
Anthony X

Respostas:


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Um dispositivo comum usado nos EUA (e exigido por alguns códigos de construção) é uma saída de água que é longa, de modo que desligar a água permite que a parte exposta aos elementos seque. São denominados "sem congelamento" ou "à prova de congelamento", etc .:

insira a descrição da imagem aqui

Eles têm comprimentos diferentes, e a válvula real está totalmente à direita dessa imagem, onde o cobre encontra o latão. Isso faz com que toda a válvula seja drenada, de modo que a água não seja exposta a temperaturas externas. Os canos de água reais estarão bem dentro da parede da casa e geralmente não serão expostos a temperaturas congelantes.

Aqui está outro diagrama para ajudar a explicar esta resposta :

insira a descrição da imagem aqui


obrigado, só para esclarecer, ainda preciso me certificar de que não haja pressão da água no cano, então tenho que ter outra válvula no interior da casa, deixe a válvula aberta e deixe secar? Se sim, então não há mágica ;-), eu queria uma solução com a qual não tivesse que me preocupar
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Não, girar o botão nesta válvula fecha a água por dentro. Ele se esgota e não há mais o que fazer. Uma válvula e pronto.
JPhi1618

Oh..OOOOH .... agora entendi, ok, isso soa muito melhor :) Sim, obrigado, entendi.
AndyZ 26/02

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Desconecte a mangueira antes do inverno! Tive que substituir minha parte disso e, quando o faço, adiciono uma válvula de qualquer maneira; estes não são tolos. IME, às vezes, duram apenas alguns anos e, se o disjuntor ficar preso, você ficará feliz em colocar uma válvula para poder desligá-la e lidar com ela no próximo verão.
Mazura 27/02

1
Você precisa remover a mangueira para que a água possa drenar por gravidade da área do tubo (mostrada em azul no diagrama acima). Se ele permanecer lá, irá congelar e rachar o soquete.
Harper - Restabelece Monica

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A água gelada pode gerar pressões que os cientistas só recentemente conseguiram verificar experimentalmente. Para exemplos mais práticos:

Então, quanta força o gelo é capaz de exercer? Bem, as pessoas tentam resolver isso há muito tempo. Em 1784 e 1785, um dos major Edward Williams aproveitou o clima no Quebec e tentou repetidamente e não conseguiu encontrar um método para conter gelo. A princípio, Williams tentou selar a água dentro dos projéteis de artilharia, cujos plugues de ferro fundido foram lançados 475 pés a surpreendentes 20 pés por segundo quando a pressão se tornou muito alta. Imperturbável, Williams passou a ancorar os plugues no lugar usando ganchos, apenas para que as cascas se partissem em dois.

Em outro experimento, foi feita uma tentativa de encher os canhões feitos de ferro fundido de uma polegada de espessura com água apenas para que eles também se partissem quando estivesse congelado. Mais tarde, os acadêmicos de Florença tentaram encher uma bola feita de latão de uma polegada de espessura com água apenas para que ela também rachasse quando estava congelada. Mais tarde, eles descobriram que a força necessária para fazê-lo atingia cerca de 27.720 libras.

Para obter uma resposta mais exata, é necessário voltar novamente ao diagrama da fase da água, que mostra que o gelo se transformará no gelo II quando a pressão atingir 300 Mega Pascal, o que é exatamente 43.511,31 libras de força por polegada quadrada. Em outras palavras, essa é a quantidade de pressão que um contêiner precisaria para sobreviver para impedir que a água se transformasse em gelo comum, fazendo com que ela se transformasse no gelo II.

( fonte )

A resposta para um sistema de encanamento resistente ao congelamento é realmente o oposto: torne os tubos finos e dúcteis o suficiente para que se expandam com o tubo. O cobre novo e bem fabricado geralmente congela algumas vezes antes da divisão.

O problema é que, cada vez que o cobre se expande, ele se torna mais quebradiço. Os metalúrgicos sabem que à medida que você estica, comprime ou trabalha com cobre e a maioria dos outros metais, eles desenvolvem tensões internas que os tornam mais frágeis. O processo de recozimento pode reduzir ou eliminar essas tensões, restaurando a ductilidade do metal.

Portanto, um tubo de cobre pode suportar alguns ciclos de congelamento / descongelamento. As juntas são muito menos tolerantes, porém, e muitas falhas de tubos congelados ocorrem nas ou próximas às juntas, onde as tensões não podem ser tão facilmente distribuídas.

Portanto, a resposta curta para sua pergunta é que não há um tamanho prático de tubo que resista à água congelada.

Existem vários métodos para lidar com isso, porém, o mais comum é a torneira à prova de gelo ou hidrante.


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Eles estão lendo errado o diagrama de fases. Se você quer uma forma não expansível de gelo, precisa apenas resistir a ~ 200MPa para obter o gelo III. Um cálculo de volta ao envelope diz que um tubo de aço de alta resistência com uma espessura de parede igual a 10% de seu raio pode fazer o trabalho por alguns invernos, embora os repetidos ciclos de congelamento e descongelamento o enfraquecem com o tempo.
Mark

1
@ Mark é exatamente o que eu esperava e o que me perguntei; então, por que não tornar a espessura da parede igual a 100% do raio interno? Isso duraria talvez uma vida inteira?
AndyZ 27/02

1
@AndyZ, cost. A McMaster venderá o tubo de alta pressão avaliado em 40MPa por US $ 50 por pé (compare o tubo de cobre comum a US $ 3 por pé). Quanto você acha que um tubo cinco vezes mais forte custará?
Mark

1
@ Marcos não olham para o custo a partir dessa perspectiva, o olhar do outro lado, um tubo de cobre custa 3 $ por pé, para torná-lo dez vezes mais espessa e ele deve custar apenas 30USD ;-)
AndyZ

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O @AndyZ o torna dez vezes mais espesso e custa US $ 300 - a quantidade de material necessário em um tubo é proporcional a (quadrado do diâmetro externo) - (quadrado do diâmetro interno).
Jules

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O problema é que nada é realmente à prova de congelamento, apenas resistente a congelamento (você estava certo ao formular sua pergunta dessa maneira) até um certo ponto. As unidades de aquecimento são praticamente as 'provas' que você pode obter, até que elas falhem por qualquer motivo e, é claro, elas têm suas próprias desvantagens.

Dito isto, supondo que você queira ou precise que o babador esteja localizado mais perto do jardim, o que você pode precisar é de um hidrante. Isso drenará a água do tubo abaixo da linha de congelamento no solo. Você precisará passar um cano abaixo da linha do gelo, que varia de profundidade com base em vários fatores, como temperatura e tipo de solo. Converse com construtores locais ou autoridades da cidade para descobrir qual é a linha de geada na sua área.

Hidrante-1

Hidrante-3

(Os hidrantes reais têm tubos muito mais longos.)

Esses hidrantes são ótimos, mas são caros a partir de US $ 120 ou mais. A maioria das instruções de instalação esquece de dizer para você colocar algum tipo de pedra ou bloco sob o encaixe do cotovelo na extremidade do tubo para apoiá-lo melhor. Você também deve colocar algumas rochas de drenagem abaixo e ao redor dela, e eu recomendo um tecido de paisagem ao redor da rocha de drenagem.

Para mais informações sobre o que e onde é a linha Frost, consulte nsidc.org

Eu gostaria de poder postar mais links, mas minha reputação não é alta o suficiente. ... uma ajudinha aqui;)


obrigado, sim Ed Beal já está vinculado a um deles em sua resposta, mas a imagem que você adicionou é melhor que um link :) #
AndyZ

Oh, eu senti falta dessa. Na verdade, tenho dois deles em minha propriedade e eles funcionam muito bem!
JaredW82

1
"até um ponto de cretina" Droga, autocorreção!
David Richerby

Faltou isso também :)
JaredW82

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Os babadores à prova de congelamento acima funcionam na parede de uma casa. Se você quer a torneira mais longe da casa, esse estilo de hidrante funciona muito bem. A linha de suprimento fica enterrada abaixo do nível de congelamento e a base da unidade é colocada na rocha quando você a desliga, a água escoa para a rocha. Temos três destes para nossos cavalos e eles nunca congelaram. Planejo substituir nossos outros 3 babetes padrão neste verão, pois eles sempre congelam e quebram a válvula.


Obrigado, não, eu estava pensando em uma solução na parede da casa. Mas este hidrante parece ser feito de ouro, pelo menos o preço sugere que ;-)
AndyZ

Eles valem a pena. Para uma unidade de parede, Jphil1618 recebe +.
Ed Beal

Encontrou uma unidade de parede por 40 USD, devo admitir que os preços para as unidades de parede também são muito altos.
AndyZ

Eu já os vi usados ​​extensivamente em propriedades do tipo fazenda, onde são necessárias saídas de água em uma cerca onde elas não teriam proteção contra os elementos. Eles são caros nesse link específico, mas podem ser comprados mais baratos em uma loja local de suprimentos agrícolas.
JPhi1618 26/02

Sim, os preços on-line para essas coisas são loucos. Os peitoris (as unidades de parede) custam entre US $ 13 e 20 dólares localmente, no material de construção aqui. Por mais que eu goste de acreditar no excepcionalismo americano, outros países também ouviram falar do inverno. Certamente, eu não pagaria para importar um dispositivo elétrico no estilo americano se o seu suprimento de construção local tiver um que se encaixe nas mangueiras, juntas e alças locais, esteja prontamente disponível e possua hexágonos e roscas métricas.
Harper - Restabelece Monica

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Ironicamente, o tubo de água metálico mais resistente é o original - chumbo! É dúctil o suficiente para que, quando o conteúdo do tubo se expanda durante o congelamento, ele se estenda para fora sem quebrar. É claro que há um limite para o quanto isso pode ser administrado antes que o metal se canse, as paredes fiquem mais finas e as coisas comecem a vazar, mas é provavelmente a opção mais resiliente.

A desvantagem do chumbo é bastante óbvia - envenenamento! Então, eu não recomendaria usá-lo. :) Ainda assim, se você está perguntando sobre encanamento, vale lembrar que a palavra "encanamento" vem de "plumbum", que é a palavra latina para chumbo, e essa é apenas uma das razões pelas quais foi usada.


Bem, sim, o chumbo é algo a alguém matar, não à água você jardim
AndyZ

@AndyZ Foram necessários 2000 anos para obter algo melhor! :) O óxido de chumbo é quimicamente bastante estável (supondo que a sua água não seja altamente ácida) e o calcário revestia o interior dos tubos; portanto, o encanamento com chumbo na verdade não colocava níveis tóxicos de chumbo na água encanada. Historicamente, o envenenamento por chumbo veio principalmente do local de trabalho, não da água. Porém, agora temos alternativas melhores e mais seguras, então as usamos.
Graham

"melhores e mais seguras alternativas", sim, eu como os melhor :)
AndyZ

Bem, hoje em dia você usaria apenas um plástico suficientemente dúctil. Mas então você tem a luz UV para se preocupar.
Harper - Restabelece Monica

Boa informação. Especialmente a palavra latina para chumbo. Não é de admirar que os "encanadores" se movam tão devagar. Eles precisam "obter a liderança". 😉
ArchonOSX

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Nenhuma tubulação ou material é "à prova de congelamento" quando cheio de água e na sua aplicação não deve ser testado. Mas, eu concordo com o JPhi1618 e obtenha um Sillcock à prova de congelamento para realizar seu projeto.Sillcock

Aqui estão algumas dicas para usá-las da melhor maneira possível:

  1. Incline a extremidade da alça ligeiramente para baixo a partir da conexão interna, para que ela seja sempre drenada completamente após cada uso.

  2. Calafetar a parte traseira da placa de montagem após o orifício da parede externa também ter sido calafetado ou preenchido com espuma para que o ar não entre na casa, tenha a possibilidade de chegar à válvula do interior e o calor interno pode manter a maioria da válvula acima do ponto de congelamento.

  3. Desaparafusar parcialmente a tampa do disjuntor a vácuo para qualquer coisa que esteja conectada ao Sillcock em clima frio, isso protege o Sillcock e tudo o que estiver conectado apenas se esse item drenar completamente pela gravidade. Idealmente, nada deve ser conectado nessas condições e eles serão danificados ou destruídos se não forem separados e totalmente drenados.


obrigado. Mas e o diâmetro interno de um tubo de 10 mm e as paredes de aço de 30 mm de espessura, tão pouca água congelada ainda quebraria o metal tão espesso?
AndyZ

2
Ah, sim, com certeza, o gelo quebrará quase tudo, pode demorar alguns congelamentos, mas o gelo vencerá no final. Além disso, o aço não apenas enferrujaria, mas também teria uma reação eletrolítica muito ruim ao cobre, se não fosse conectado corretamente.
Iggy

Não acredito que 10 mm de água gelada criariam uma força tão alta que, em algum momento, o gelo começa a formar cristais diferentes de gelo II a gelo XV, bem, eu não preciso produzir gelo XV, mas há algum limite para o que força de expansão de gelo pode fazer. A questão é: essa força está além do que é razoável ou não. Um tubo com 1 metro paredes espessas seria ... Vamos dizer que seria pesado
AndyZ

Eu sei o que você está dizendo e posso concordar que o gelo tem um limite ... Eu não conhecia a fórmula física de rotina, mas tenho certeza de que existe em algum lugar. Mas, o gelo quebra montanhas ... temos que usar explosivos e britadeiras para combinar com a força do gelo da água da chuva. Mas, na sua aplicação, não há melhor solução em uma etapa que o Sillcock à prova de congelamento. Agora, uma solução em duas etapas é apenas um Sillcock comum do lado de fora e um fechamento interno que pode estar a alguns metros do Sillcock, que superaria o Sillcock à prova de congelamento SOMENTE SE EXECUTADO corretamente e antes que o tempo de congelamento comece.
Iggy

Bem, o comentário "SOMENTE SE REALIZADO corretamente" diz tudo, esqueça de desligar o suprimento de água e liberar a água restante apenas uma vez no momento certo e você fará sua loja de bricolage feliz novamente. Sim, costuras como o gelo é uma
droga

1

Nos peitoris resistentes ao gelo, a válvula ainda pode congelar, dependendo da temperatura interna / externa e da profundidade da válvula. O método tradicional de fazer isso é usar uma válvula de parada e de descarga mais atrás, o que requer fechar / drenar antes de congelar as temperaturas e abri-la depois: /diy//a/38208

Nas casas, olhei para a parada e a válvula de descarga tinha cerca de 3 metros.

A -25 ° C no exterior, considere fazer as duas coisas, especialmente se no futuro o calor puder ser reduzido. Não consegui encontrar uma fórmula para profundidade; tente olhar nas casas de seus vizinhos para ver o que eles fizeram e se funciona para eles.

Eu não culpo você se você optar por usar uma mangueira dentro de casa durante o verão para manter as coisas simples! No seu lugar, essa é a solução que eu preferiria. Lembro-me desde a infância de uma mangueira de jardim presa à faceta da cozinha, saindo pela janela acima da pia. A faceta tinha roscas para que uma mangueira de jardim pudesse ser conectada, e havia um garfo de PVC na faceta para que a água ainda pudesse ser retirada na pia.


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Insira um pequeno tubo selado compressível dentro do tubo de suprimento. Quando a água congela, a água em expansão deve comprimir o tubo interno flexível, mantendo a pressão em níveis seguros. Pelo que entendi, a expansão da água ocorre pouco antes do congelamento, de modo que a pressão deve ser uniformemente dispersa pela impressão hidrólica. Para sua informação, acho que o tubo interno (compressível) deve ser capaz de absorver 5% em vol. do volume do tubo de suprimento. Costuras tão simples que devo estar faltando alguma coisa.


Olá, e bem-vindo ao melhoramento da casa. Idéia interessante, mas acho que você está perdendo "como é que ela entra lá", "como é mantida no lugar", "como ela evita o vazamento" e "como isso não afeta o fluxo da água".
Daniel Griscom 20/02

-1

A força do congelamento da água em 114.000 psi- (POR GOOGLE). Dito isto, você pode usar vários dispositivos mencionados anteriormente ... outra maneira é "minimizar" os danos quando eles acontecem. Um método é o uso de plugues de congelamento simples e / ou uma válvula de esfera com um plugue de congelamento incorporado no isto.

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