¿Hay una tubería de metal resistente al agua helada?

Un dispositivo común que se usa en los EE. UU. (y requerido por algunos códigos de construcción) es una salida de agua que sea larga, de modo que cerrar el agua permita 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 está completamente a la derecha de esta imagen, donde el cobre se encuentra con el latón. Esto hace que toda la válvula se drene para que el agua no quede expuesta a la temperatura exterior. Las tuberías de agua reales estarán bien adentro de la pared de la casa y, por lo general, no estarán expuestas a temperaturas bajo cero.

Aquí hay otro diagrama para ayudar a explicar a partir de esta respuesta :

El agua congelada puede generar presiones que los científicos solo han podido verificar experimentalmente recientemente. Para más ejemplos prácticos:

Entonces, ¿exactamente 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 tal mayor Edward Williams se aprovechó del clima en Quebec y trató repetidamente sin éxito de encontrar un método para contener el hielo. Williams al principio trató de sellar el agua dentro de los proyectiles de artillería, cuyos tapones de hierro fundido se lanzaron 475 pies a una asombrosa velocidad de 20 pies por segundo cuando la presión se volvió demasiado grande. Sin inmutarse, Williams luego ancló los tapones en su lugar con ganchos, solo para que las conchas se partieran en dos.

En otro experimento, se intentó llenar cañones hechos de hierro fundido de una pulgada de espesor con agua solo para que también se rompieran cuando se congelaba. Más tarde, los académicos en Florencia intentaron llenar una bola hecha de latón de una pulgada de espesor con agua solo para que también se rompiera cuando se congelara. Más tarde descubrieron que la fuerza requerida para hacerlo fue de alrededor de 27,720 libras.

Para una respuesta más exacta, debe volver una vez más al diagrama de la fase del 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 necesitaría un recipiente para poder sobrevivir y evitar que el agua se convierta en hielo regular, en lugar de que se convierta en Hielo II.

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La respuesta a un sistema de plomería resistente al congelamiento es en realidad lo contrario: 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 varias veces antes de dividirse.

El problema con esto es que cada vez que el cobre se expande, se vuelve más quebradizo. Los trabajadores metalúrgicos saben que a medida que estira, comprime o trabaja el cobre y la mayoría de los demás 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 tolerantes y muchas fallas de tuberías congeladas ocurren en o cerca de las uniones donde las tensiones no se pueden distribuir tan fácilmente.

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

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

Fist gotcha es que nada es en realidad a prueba de congelación, solo resistente a la congelación (tenías razón al formular tu pregunta de esa manera) hasta cierto punto. Las unidades de calefacción son tan "pruebas" como puede obtener, hasta que, por supuesto, fallan por cualquier motivo y, por supuesto, tienen sus otros 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 patio. Estos drenarán el agua en la tubería por debajo de la línea de congelación en el suelo. Deberá colocar una tubería por debajo de la línea de congelamiento, que varía según la profundidad en función de varios factores, como la temperatura y el tipo de suelo. Hable con constructores locales o funcionarios de la ciudad para averiguar cuál es la línea de congelamiento en su área.

(Los hidrantes reales tienen tubos verticales mucho más largos).

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

Para obtener más información sobre qué y dónde está la 'línea helada': 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 funcionan 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 por debajo del nivel de congelación y la base de la unidad está asentada en roca cuando la apaga, el agua drena 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 pipa de agua de metal más resistente es la original: ¡de plomo! Es lo suficientemente dúctil para que cuando el contenido de la tubería se expanda durante la congelación, la tubería se estire hacia afuera sin romperse. Por supuesto, hay un límite de cuánto puede manejar esto antes de que el metal se desgaste, las paredes se vuelvan más delgadas y las cosas comiencen 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 congelamiento" 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 congelamiento 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 por completo después de cada uso.

2. Selle la parte posterior de la placa de montaje después de que el orificio de la pared exterior también se haya sellado o llenado de espuma para que el aire no ingrese a la casa, no tenga ninguna posibilidad de llegar a la válvula del interior y el calor interno puede mantener la mayor parte 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 clima helado, esto protege el Sillcock y lo que esté conectado solo si ese elemento se drena completamente por gravedad. Idealmente, no se debe conectar nada en esas condiciones y se dañarán o destruirán si no se drenan por separado y por completo.

En los grifos resistentes a las heladas, la válvula aún puede congelarse según la temperatura interior/exterior y la profundidad de la válvula. El método tradicional para hacerlo es usar una válvula de parada y desagüe más atrás, que requiere cerrar/drenar antes de las temperaturas bajo cero y abrirla después: https://diy.stackexchange.com/a/38208

En las casas he mirado la parada y la válvula de desagüe tenía hasta 3 metros adentro.

A -25°C en el exterior, considere hacer ambas cosas, especialmente si en el futuro la calefacción puede bajar. No pude encontrar fórmulas para la profundidad; intente buscar en las casas de sus vecinos para ver qué hicieron y si les funciona.

¡No te culparía si eliges pasar una manguera en el interior durante el verano para simplificar las cosas! En tus zapatos, esta es la solución que prefiero. Recuerdo de la infancia una manguera de jardín conectada a la faceta de la cocina, que salía por la ventana sobre el fregadero. La faceta tenía roscas para que se pudiera conectar una manguera de jardín, y había un tenedor de PVC en la faceta para que aún se pudiera extraer agua en el fregadero.

Inserte un pequeño tubo sellado comprimible dentro de la tubería de suministro. Cuando el agua se congela, el agua en expansión debe comprimir el tubo interior flexible manteniendo la presión en niveles seguros. Según tengo entendido, la expansión de h2 o ocurre justo antes de congelarse, por lo que la presión debe dispersarse uniformemente mediante la impresión hidrólica. Para su información, supongo que el tubo interior (compresible) debería poder absorber el 5% por volumen. del volumen de la tubería de suministro. Costuras tan simples que debo estar perdiendo algo.

La fuerza de congelación del agua en 114,000 psi-(POR GOOGLE). Dicho esto, puede utilizar una serie de dispositivos mencionados anteriormente... otra forma es "minimizar" el daño cuando suceda. Un método es el uso de tapones de congelación simples y/o una válvula de bola con un tapón de congelación incorporado. eso.