13 aprile 2016
Scopo: vi è un certo disaccordo sul fatto che l'acqua bollente possa essere versata in un lavello della cucina residenziale senza danneggiare il tubo di scarico. Si potrebbe presumere che se il tubo si scarica rapidamente, la quantità di tempo necessaria per causare danni sarebbe maggiore del tempo effettivo in cui l'acqua bollente sarebbe presente in una particolare sezione del tubo. Supponendo che questa teoria sia corretta, vi è una confutazione, che i lavelli della cucina possono essere intasati o parzialmente intasati o che un effetto cumulativo di scarico di acqua bollente in uno scarico su base regolare può (eventualmente) causare il fallimento o il collasso del tubo nelle aree in cui è sepolto il tubo. In effetti, i tubi collassati non sono rari nel settore idraulico; tuttavia, al momento della stesura di questo articolo non è noto all'autore, se esistono opere pubblicate che citano la temperatura come causa del tubo collassato o se il superamento della temperatura massima (140 ° F) per il tubo in PVC ha conseguenze significative nel mondo reale. Questo esperimento è stato progettato e condotto per misurare l'estensione e la velocità della deformazione del PVC quando (un tubo di scarico è riempito con acqua bollente) e per misurare la durata del tempo necessario affinché l'acqua si raffreddi, entro l'intervallo di temperatura accettabile del tubo in PVC.
misurato dal fondo esterno del rispettivo gomito; il braccio corto era alto 7 pollici, misurato dalla parte inferiore esterna del rispettivo gomito. Il tubo è stato pesato e trovato per essere 1558,5 grammi. Poiché il tubo aveva una lunghezza extra di 9 3/4 "in un braccio e l'altro braccio aveva una metà di un raccordo, questo aggiungeva una quantità di peso al tubo complessivo, il che probabilmente rende irrilevante il peso totale misurato ai fini del calcolo accurato trasferimenti di calore. misurato dal fondo esterno del rispettivo gomito; il braccio corto era alto 7 pollici, misurato dalla parte inferiore esterna del rispettivo gomito. Il tubo è stato pesato e trovato per essere 1558,5 grammi. Poiché il tubo aveva una lunghezza extra di 9 3/4 "in un braccio e l'altro braccio aveva una metà di un raccordo, questo aggiungeva una quantità di peso al tubo complessivo, il che probabilmente rende irrilevante il peso totale misurato ai fini del calcolo accurato trasferimenti di calore.
Il tubo era sospeso a ciascuna estremità appoggiando le estremità su due sedie di uguale altezza, in modo che il tubo fosse a livello. Le cinghie non sono state utilizzate per fissare il tubo. L'elevazione del tubo era di 25 "dal pavimento al centro del tubo. Non sono state applicate forze esterne; le uniche forze note per essere presenti erano risultanti dal peso dell'acqua e del tubo e le deformazioni prodotte dall'acqua a temperature sopra, ae intorno alla valutazione massima per PVC (140 ° F). Il volume di acqua utilizzato è stato predeterminato usando acqua di rubinetto tiepida per riempire il tubo e si è trovato a circa 1300 ml. Il volume all'interno del tubo era tale che il livello dell'acqua era esattamente 1 "dalla parte superiore del braccio corto del tubo (o 6 pollici di altezza dalla parte inferiore esterna del gomito). È interessante notare qui,
È stato realizzato un segno con un pennarello indelebile al centro del tubo e una telecamera è stata utilizzata per registrare e documentare periodicamente la quantità di cedimento che si è verificata per un periodo totale di 30 minuti. Un termometro a mercurio è stato inserito nel braccio corto del tubo per monitorare le variazioni di temperatura nel tempo. L'esperimento è stato concluso dopo che la temperatura misurata è scesa al di sotto del valore massimo per il tubo. Questo è stato un test una tantum, che non è stato replicato per la precisione statistica. I dati raccolti sono riportati di seguito.
Alle 15:36, un pallone contenente 1,4 litri di acqua di rubinetto bollente è stato utilizzato per trasferire circa 1,3 litri nel tubo. L'acqua bollente fu versata nel più lungo dei due bracci. Un termometro è stato inserito nell'altro, braccio corto, all'estremità opposta del tubo.
A 0 minuti il segno era 25 "sopra il pavimento Temp. Acqua = 212 ° F; temperatura ambiente e (per impostazione predefinita) la temperatura del tubo era di 70 ° F. Mentre il liquido veniva trasferito, si osservavano torsioni e deformazioni del tubo .
A ~ 1 minuto dopo -0.15625 "Temp = 182 ° F
A 5 minuti dopo -0,25 "Temp = 176 ° F
A 10 minuti dopo -0.3125 "Temp = 166 ° F
A 15 minuti dopo -0.375 "Temp = 157 ° F
A 18 minuti dopo -0,40625 "Temp = 153 ° F
A 20 minuti dopo -0.375 "Temp = 150 ° F
A 25 minuti dopo -0,46875 "Temp = 143 ° F
A 29 minuti dopo -0,46875 "Temp = 140 ° F
A 30 minuti dopo -0.50 "Temp = 138 ° F
Risultati: dopo 29 minuti la temperatura era scesa sotto i 140 ° F (il valore massimo per PVC). A 30 minuti l'esperimento si è concluso svuotando l'acqua in un altro contenitore, in cui è stato pesato e trovato 1290,1 g. Sono state prese misure accurate per determinare che il tubo si era attorcigliato di circa 30 ° in senso orario, da un capo all'altro (o circa 7,5 ° per piede lineare). Il tubo iniziò a torcersi e deformarsi mentre l'acqua bollente veniva versata nel tubo. Una misurazione della temperatura dell'acqua all'estremità opposta, a circa un minuto, mostra che il tubo aveva già assorbito un incredibile 30 ° F da (circa) 1,3 L di acqua. Il rilassamento totale è risultato essere 1/2 "pollici dopo 30 minuti.
La massima quantità di deflessione è stata trovata inaspettatamente a circa 7 pollici (verso il centro del tubo) dal centro della valvola a sfera. La deflessione massima è stata misurata in 7/8 pollici (deflessione laterale) o una curvatura totale di circa 2,5 pollici misurata alle estremità del tubo. È anche da notare che il lungo braccio del tubo (nel quale è stata versata l'acqua bollente, ma non dove era presente acqua bollente per più di qualche secondo, aveva una deflessione di circa 3/16 di pollice; la curvatura totale era 3/4 di pollice misurati all'estremità del braccio. La profondità dell'acqua è stata misurata a 6 pollici dal fondo esterno del gomito / i. Per quanto riguarda il braccio lungo, la deformazione maggiore è stata trovata sopra la linea di galleggiamento, più vicina al punto in cui l'acqua bollente è entrata per la prima volta e ha preso contatto con il PVC. Le misure di cedimento che venivano prese periodicamente, come parte dell'esperimento, erano semplicemente misurazioni verticali del segno fatto al centro della lunghezza del tubo. Prima di condurre questo esperimento, ci si aspettava che il più grande cambiamento si sarebbe trovato al centro del tubo a causa del cedimento; ma l'inattesa flessione laterale era maggiore del 75% rispetto al cedimento verticale; e l'effettiva massima deflessione per piede lineare è stata trovata all'ingresso, dove l'acqua bollente è stata versata nel tubo. Di seguito viene fornita una rappresentazione grafica del cedimento / dei cambiamenti misurati (al centro del tubo). ci si aspettava che il più grande cambiamento si sarebbe trovato al centro del tubo a causa del cedimento; ma l'inattesa flessione laterale era maggiore del 75% rispetto al cedimento verticale; e l'effettiva massima deflessione per piede lineare è stata trovata all'ingresso, dove l'acqua bollente è stata versata nel tubo. Di seguito viene fornita una rappresentazione grafica del cedimento / dei cambiamenti misurati (al centro del tubo). ci si aspettava che il più grande cambiamento si sarebbe trovato al centro del tubo a causa del cedimento; ma l'inattesa flessione laterale era maggiore del 75% rispetto al cedimento verticale; e l'effettiva massima deflessione per piede lineare è stata trovata all'ingresso, dove l'acqua bollente è stata versata nel tubo. Di seguito viene fornita una rappresentazione grafica del cedimento / dei cambiamenti misurati (al centro del tubo).
Conclusione: ovviamente la deflessione laterale era dovuta a una tensione sul giunto della valvola a sfera; i valori misurati di cedimento erano probabilmente influenzati dalla torsione e dallo spostamento laterale del tubo. Speculativamente, la causa più probabile della deflessione laterale era dovuta a una differenza di lunghezza del tubo che era nascosta dal raccordo; in altre parole, il tubo è stato probabilmente tagliato ad angolo. È noto che quando materiali diversi o diverse lunghezze di materiale sono stati uniti insieme, l'oggetto avrà notevoli sollecitazioni steariche quando riscaldato, poiché i due materiali non si espandono uniformemente. Considera il seguente esempio: la lunghezza A è 4 piedi, la lunghezza B è 4,1 piedi .; quando riscaldato, ogni materiale si espande del 2% in lunghezza. Quindi, la lunghezza A sarà 4.080 piedi e la lunghezza B sarà 4.182. La differenza nelle lunghezze (riscaldate) è di 0,002 piedi,
Ulteriori speculazioni riguardo alla causa della deformazione laterale osservata includono una differenza di assorbimento di temperatura sull'articolazione a causa di un effetto isolante, o forse, forze latenti esistevano dal precedente utilizzo della valvola a sfera, che furono infine espresse quando il tubo divenne abbastanza morbido per consentire il rilascio di potenziali forze (un effetto distensivo o rilassante). Speculazioni come queste potrebbero essere verificate o escluse da ulteriori test.
Ovviamente, l'acqua bollente può causare la deflessione in un tubo da 1 1/4 "(demension nominale), che è stato lo standard industriale per gli scarichi dei lavandini per molti anni. È anche giusto supporre che la temperatura all'interno del tubo sia assorbita così rapidamente che il riscaldamento sarà quasi certamente irregolare, con il risultato di aree che si surriscaldano rapidamente e sono più suscettibili al fallimento. Supponendo che un tubo sia stato intasato o drenato lentamente, o forse l'esistenza di un effetto cumulativo di esposizioni multiple ad acqua bollente, è ragionevole concludere che il versamento di acqua bollente in uno scarico potrebbe causare guasti. Ciò sarebbe particolarmente vero per i tubi che sono sepolti, poiché sarebbe presente la pressione dal peso del suolo.
In sintesi, qui è stato osservato che il tubo 40 in PVC programmato che è stato esposto per meno di un minuto a temperature che superano il valore massimo di temperatura si deformerà. Ciò è evidenziato dalla deformazione di 3/4 di pollice trovata nell'area (il braccio lungo) in cui l'acqua bollente è stata versata nel tubo; in quest'area è passata solo acqua bollente e non è rimasta per tutta la durata del test. L'acqua bollente era presente nel lungo braccio del tubo solo per il tempo necessario per trasferire l'acqua, che era di circa 15-20 secondi.Inoltre, laddove i tubi siano esposti a temperature superiori al valore massimo per un lungo periodo di tempo, continueranno a deformarsi fino a quando la temperatura non si dissipa al di sotto del valore massimo. Sembra evidente dall'illustrazione grafica sopra, che la velocità o la quantità di deformazione è quasi parallela alla temperatura istantanea o alla velocità di dissipazione della temperatura.
Discussione: è importante considerare che la quantità di acqua utilizzata per questo esperimento era solo di circa 1,3 litri (0,34 galloni). Spesso, per la cottura vengono utilizzati volumi maggiori di acqua, il che richiede necessariamente più tempo per lo scarico e probabilmente trasferirà una quantità proporzionalmente maggiore di calore / energia a una tubazione. Inoltre, il tempo necessario per dissipare il calore potrebbe essere di diversi minuti, o forse più di un'ora quando volumi più grandi (come un gallone) di acqua bollente vengono versati in uno scarico e / o in cui sono isolati i tubi di scarico. L'opinione dell'autore in questo momento è che versare un gallone intero di acqua bollente in uno scarico della cucina avrebbe logicamente un potenziale maggiore di danneggiare il tubo di scarico in PVC rispetto a 0,34 galloni che in questo esperimento, ha causato deformazioni significative, significative, torsioni, e rilassamento. È inoltre necessario tenere presente che, affinché avvenga un drenaggio adeguato, i tubi di scarico devono avere una leggera pendenza di circa 1 pollice per 10 piedi. Poiché la deformazione in questo tubo è risultata essere maggiore di 1/2 pollice per piede, dovrebbe essere ovvio che l'effetto cumulativo di deformazioni e cedimenti è tale che l'acqua bollente causerà probabilmente un drenaggio improprio, che logicamente accelererebbe il fallimento finale del PVC tubi di scarico, poiché il tempo di esposizione in tubi impropri / a svuotamento lento sarà necessariamente maggiore.
Ci sono stati alcuni difetti evidenti in questo esperimento. Forse la differenza più significativa rispetto a un test del mondo reale è il fatto che le cinghie vengono utilizzate per fissare i tubi di scarico nell'edilizia residenziale, mentre in questo esperimento non sono state utilizzate cinghie che hanno permesso alla tubazione di torcersi liberamente. Certamente, un supporto adeguato sarebbe utile per prevenire guasti allo scarico. Non è noto all'autore se gli attuali metodi di costruzione, materiali e / o codici di costruzione siano sufficienti per prevenire guasti nei casi in cui è stata superata la classificazione di temperatura per PVC. Inoltre, poiché questo esperimento non ha verificato l'effetto cumulativo (esposizione ripetuta di acqua bollente alla stessa tubazione), non è stato accertato se esiste effettivamente un effetto cumulativo, e più in particolare, se il tubo viene sensibilizzato o desensibilizzato da un'esposizione ripetuta. Tuttavia, sono state presentate prove evidenti che esiste una saggezza del mondo reale nell'evitare danni potenzialmente causati dal surriscaldamento di un tubo di scarico.
