Existe um tubo de metal resistente à água congelada?

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?

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 .:

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 :

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.

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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.

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.

(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;)

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.