¿Hay una tubería de metal resistente al agua helada?

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?

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.

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 :

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.

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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.

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.

(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;)

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.