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Introducción a la tubería de hierro dúctil para aguas residuales
La tubería de hierro dúctil se ha convertido en una opción preferida para los sistemas de aguas residuales debido a su fuerza excepcional, durabilidad, y resistencia a las duras condiciones planteadas por las aguas residuales, efluentes industriales, y aguas pluviales. A diferencia de los sistemas de agua potable, donde la pureza es primordial, Aplicaciones de aguas residuales demandan materiales que pueden soportar productos químicos corrosivos, sólidos abrasivos, y presiones fluctuantes mientras mantiene la integridad estructural durante décadas. El hierro dúctil, una evolución moderna de hierro fundido con grafito nodular, se examina en estos entornos, ofreciendo un robusto, Solución rentable para alcantarillas municipales, plantas de tratamiento, y líneas de desechos industriales. Esta discusión explora por qué el hierro dúctil es ideal para aguas residuales, Detallando sus especificaciones, aplicaciones, y ventajas de rendimiento.
Material: Hierro dúctil para aguas residuales
El hierro dúctil es una aleación de hierro carbono (2-4% carbón, 1-3% silicio) tratado con magnesio (0.03-0.06%) para transformar las copas de grafito en nódulos esféricos. Este cambio microestructural otorga propiedades mecánicas superiores de hierro dúctil en comparación con el hierro fundido gris tradicional:
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Resistencia a la tracción: 60,000-120,000 PSI, permitiéndole manejar altas presiones y cargas externas.
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Ductilidad: 10-20% alargamiento, Permitir flexibilidad bajo estrés sin agrietarse.
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Dureza: Resiste el impacto y la fatiga, Crítico en entornos dinámicos de aguas residuales.
Para aguas residuales, El hierro dúctil es natural corrosión La resistencia, debido a su base de hierro que forma una capa de óxido protectora, es una ventaja clave. sin embargo, El hierro dúctil crudo por sí solo no es suficiente contra la química agresiva de las aguas residuales (p.ej., sulfuro de hidrógeno, ácidos) o lloses abrasivos. Finamientos y recubrimientos especializados, discutido más tarde, Mejorar su idoneidad, convirtiéndolo en un material versátil para alcantarillas alimentadas por gravedad y tuberías de fuerza (líneas de aguas residuales presurizadas).
Características de diseño para aguas residuales
Las tuberías de hierro dúctil para aguas residuales están diseñadas para enfrentar desafíos específicos:
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Gama del tamaño: DN80 a DN2600 (80 milímetro a 2,600 mm), cubriendo pequeños laterales a grandes desagües.
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Clases de presión: K7, K8, K9 (ISO 2531) o C25, C30, C40 (EN 598), con K9 y C40 comunes para el manejo de la red de fuerza 50-40 bar (725-580 PSI).
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Longitud: grados Fahrenheit 6 metros, a menudo cortado a 5.7 metros para el envío, Asegurar una instalación eficiente.
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Espesor de la pared: Varía por clase (p.ej., K9 más grueso que K7), Equilibrar fuerza y peso.
Estas características aseguran que la tubería pueda soportar las presiones internas, cargas de suelo externas, y la naturaleza corrosiva/abrasiva de los flujos de aguas residuales.
Proceso de fabricación
La producción de tuberías de hierro dúctil para los espejos de aguas residuales que para el suministro de agua, con ajustes para durabilidad:
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es una familia de calor y: Hierro, carbón, y el silicio se derrite a 2.500-2,800 ° F (1,370-1,540° C) en un horno.
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Tratamiento de magnesio: El hierro fundido se inocula con magnesio para formar nódulos, Garantizar la ductilidad.
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Fundición centrífuga: El hierro tratado se gira en moldes de tubería, Creación de paredes uniformes y un interior suave.
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El índice de rendimiento del acero se utiliza como método de representación de su código.: Tratamiento térmico a 1.650-1,850 ° F (900-1,010° C) refina la microestructura, Estrés de alivio.
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Revestimiento y revestimiento: Revestimientos especializados (p.ej., poliuretano) y recubrimientos (p.ej., epoxi de zinc) se aplican para combatir la corrosividad de las aguas residuales.
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Acabado: Las tuberías se prueban (p.ej., presión hidrostática por EN 598) y preparado para el envío.
Este proceso se adhiere a estándares como EN 598 (para aguas residuales) e ISO 2531, garantizar la confiabilidad.
Tipos de articulación para aguas residuales
Las articulaciones en los sistemas de aguas residuales deben ser ajustadas y adaptables al movimiento del suelo o las oleadas de presión. Los tipos comunes incluyen:
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T-type (Articulación): Instalación rápida, Adecuado para alcantarillas de gravedad, con juntas de goma (p.ej., NBR) resistir químicos de aguas residuales.
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Tipo k (Articulación mecánica): Atornillado por seguridad, usado en la red eléctrica o suelos inestables, ofreciendo alta resistencia de empuje.
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Articulación auto-restringida: LLOQUETAS CONTRA PLATIR, Ideal para líneas de aguas residuales de alta presión sin bloques de empuje.
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Articulación con bridas: Rígido, Conexiones atornilladas para tuberías de plantas de tratamiento o estaciones de bomba.
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Tipo conjunto
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Fuerza
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Flexibilidad
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Uso de aguas residuales
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|---|---|---|---|
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T-type (Empuje)
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Moderado
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Alto (5° max)
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Alcantarillas de gravedad
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Tipo k (Mecánico)
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Alto
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Moderado
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Forzar, suelos inestables
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Auto-restricción
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Alto
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Moderado
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Líneas presurizadas
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Con bridas
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Muy alto
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Ninguna
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Plantas de tratamiento
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Erringos internos para aguas residuales
La corrosividad de las aguas residuales, impulsada por el sulfuro de hidrógeno (H₂S), sulfatos, y ácidos orgánicos: requiere revestimientos internos robustos:
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Mortero de cemento de Portland: Protección básica para aguas residuales suaves, pero menos efectivo contra los h₂s.
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Mortero de cemento resistente a sulfato: Resiste las bacterias reductoras de sulfato, Común en aguas residuales sépticas.
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Mortero de cemento de alto aluminio: Resistir efluentes ácidos (pH < 4), utilizado en aguas residuales industriales.
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Resina epoxídica: Liso, no poroso, y resistente a la corrosión, Adecuado para exposición química moderada.
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Cerámica epoxídica: Agrega partículas de cerámica para la resistencia a la abrasión, Ideal para aguas residuales o slorns arenosas.
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PU (Poliuretano): Muy duradero contra los h₂s, ácidos, y abrasión, El estándar de oro para aguas residuales severas.
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Tipo de revestimiento
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Beneficio clave
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Aplicación de aguas residuales
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|---|---|---|
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Cemento de Portland
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Corrosión básica
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Aguas residuales suaves
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Cemento resistente a sulfato
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Resistencia a sulfato
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Aguas residuales sépticas
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Cemento de alto aluminio
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Resistencia al ácido
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Efluentes industriales
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Resina epoxídica
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Liso, durable
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Exposición química moderada
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Cerámica epoxídica
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Resistencia a la abrasión
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Aguas residuales arenosas, lavas
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PU (Poliuretano)
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Químico/abrasión
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Aguas residuales severas
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Los revestimientos de cerámica PU y epoxi son cada vez más populares por su longevidad en condiciones agresivas.
Recubrimientos externos
Los recubrimientos externos protegen contra la corrosión del suelo, especialmente en ambientes húmedos o ácidos:
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Zinc + Betún: Estándar (130-200 g/m² zinc), ofreciendo protección galvánica y barrera de humedad.
-
Epoxi de zinc: Resistencia a la corrosión mejorada para suelos agresivos (p.ej., áreas costeras).
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PU (Poliuretano): Flexible y duro, resistir el ataque químico y el daño mecánico.
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FBE (Epoxi unido a fusión): Grueso, recubrimiento uniforme para durabilidad a largo plazo.
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Epoxi-cerámico: Combina la corrosión y la resistencia a la abrasión para suelos rocosos o salinos.
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Tipo de recubrimiento
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Protección
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Tipo de suelo
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|---|---|---|
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Zinc + Betún
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Corrosión básica
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Suelos estándar
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Epoxi de zinc
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Corrosión mejorada
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Suelos agresivos
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PU
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Flexibilidad, corrosión
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Áreas costeras/húmedas
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FBE
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Durabilidad a largo plazo
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Zonas de alta corrosión
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Epoxi-cerámico
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Corrosión + abrasión
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Suelos rocosos/salinos
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Juntas de goma
Las juntas aseguran la integridad conjunta, con materiales por iso 4633:
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NBR (Goma de nitrilo butadieno): Petróleo- y resistente a los químicos, Ideal para aguas residuales con hidrocarburos.
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SBR (Caucho de estireno butadieno): Rentable para aguas residuales leve.
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EPDM (Monómero de etileno propileno dieneno): Resiste la intemperie y los productos químicos, Adecuado para exposición a largo plazo.
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Tipo de junta
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Propiedad clave
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Uso de aguas residuales
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|---|---|---|
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NBR
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Resistencia al aceite/químicos
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Aguas residuales industriales
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SBR
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Durabilidad general
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Aguas residuales suaves
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EPDM
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Clima/químico
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Alcantarillas a largo plazo
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Aplicaciones en sistemas de aguas residuales
Las tuberías de hierro dúctil satisfacen diversas necesidades de aguas residuales:
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Aguas residuales municipales: Alcantarillas de gravedad (DN200-DN600) y forzar platos principales (DN80-DN300) Transporta los desechos domésticos a las plantas de tratamiento.
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Efluentes industriales: Maneja descargas corrosivas o abrasivas (p.ej., de plantas químicas o minas).
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Aguas pluviales: Tuberías de gran diámetro (DN800-DN2600) Administrar la escorrentía, resistir las cargas y los escombros del suelo.
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Plantas de tratamiento: Ruta de tuberías con bridas ruta de aguas residuales procesadas dentro de las instalaciones.
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Sistemas combinados: Acomoda aguas residuales y aguas pluviales mixtas en áreas urbanas.
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Aplicación
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Gama del tamaño
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Requisito clave
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|---|---|---|
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Aguas residuales municipales
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DN200-DN600
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Resistencia a la corrosión
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Efluentes industriales
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DN80-DN300
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Químico/abrasión
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Aguas pluviales
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DN800-DN2600
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Capacidad de carga
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Plantas de tratamiento
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DN100-DN500
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Manejo de presión
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Sistemas combinados
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DN300-DN1000
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Versatilidad
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Ventajas para las aguas residuales
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Resistencia a la corrosión: Mejorado por revestimientos/recubrimientos, resistir h₂s y ácidos.
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Fuerza: Apoya entierros profundos (10-20 metros) y cargas de tráfico.
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Ductilidad: Se flexiona en suelos cambiantes o zonas sísmicas, Reducción de descansos.
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Resistencia a la abrasión: Los revestimientos de cerámica o PU soportan flujos arenosos.
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Longevidad: 50-100 años con protección adecuada, Reducir los costos de reemplazo.
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Capacidad de presión: Maneja la fuerza de la Fuerza hasta 50 bar, A diferencia de PVC o HDPE en algunos casos.
Desafíos y consideraciones
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Sulfuro de hidrógeno (H₂S): Las aguas residuales genera gas H₂S, que forma ácido sulfúrico en condiciones húmedas. PU o revestimientos de alto aluminio son críticos para combatir esto.
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Abrasión: Sólidos en aguas residuales (p.ej., arena, grava) usar revestimientos; epoxi-cerámico o pumitio de este.
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Costo: Mayor costo inicial que PVC, Aunque los ahorros del ciclo de vida lo justifiquen.
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Peso: Más pesadas que las alternativas de plástico, requiriendo más esfuerzo de instalación.
Química de aguas residuales
Las aguas residuales no son solo agua, es una cerveza de desechos orgánicos, bacterias, y productos químicos. En condiciones anaeróbicas, Las bacterias reductoras de sulfato producen h₂s, que corroe el hierro no tratado en 10-20 años. Duró una tubería de hierro dúctil DN300 con revestimiento de PU en una alcantarilla de Los Ángeles 40 Años sin fracaso, mientras que una tubería de hierro fundido sin frase cerca se enfrentó 15.
Force la dinámica principal
En un bombeo principal de la fuerza 200 PSI, Una tubería de hierro dúctil K9 con una junta restringida se mantiene estable donde el HDPE podría deformarse. Durante un 2019 inundación en Houston, Los platos principales de la fuerza de hierro dúctil se mantuvieron intactos mientras las líneas de plástico se doblaban, demostrando su resistencia.
Realidades de instalación
Colocar una alcantarilla DN600 en suelo arcilloso toma una tripulación hábil: cranes elevan la longitud de 6 metros, y las articulaciones empujadas se juntan en minutos. En terreno rocoso, Un recubrimiento epoxi-cerámico se encoge de encogimiento de rasguños que oxidarían el acero.
Valor económico
Una tubería DN400 K9 podría costar $30 por metro versus $20 para PVC, Pero la vida de 30 años de PVC palidece contra la hierro dúctil 75+. En un alcantarillado de 10 kilómetros, eso es $100,000 guardado en reemplazos durante más de un siglo.
Borde ambiental
La reciclabilidad del hierro dúctil y la larga vida reducen los desechos. Una planta de tratamiento en Ontario intercambiado de acero corroído para hierro dúctil en 2005, Corte de emisiones de mantenimiento por 25% sobre 20 años.
Conclusión
La tubería de hierro dúctil para las aguas residuales es robusta, solución adaptable, sobresaliendo donde la corrosión, presión, y materiales menores de prueba de abrasión. Desde su núcleo de hierro nodular hasta sus revestimientos PU y recubrimientos epoxi de zinc, está construido para soportar los flujos más desagradables:, desechos industriales, o aguas pluviales, durante décadas. Si canalizando el efluente a través de un DN200 Force Main o drenando una ciudad a través de un desagüe DN1200, Su fuerza y longevidad lo hacen indispensable.
