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NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 522-1 2003-03-19 CILINDROS DE ACERO CON COSTURA PARA GASES LICUADOS DE PETRÓLEO (GLP) CON CAPACIDAD DESDE 5 kg INCLUIDO, HASTA 46 kg EXCLUIDO E: WELDED STEEL CYLINDERS FOR LIQUEFIED PETROLEUM GASES (LPG) OF 5 kg INCLUDED UP TO 46 kg EXCLUDED CAPACITY CORRESPONDENCIA: DESCRIPTORES: cilindro de acero; embalaje metálico; embalaje; cilindro metálico; GLP. I.C.S.: 23.020.30 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435 Prohibida su reproducción Quinta actualización Editada 2003-03-28 PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 522-1 (Quinta actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo del 2003-03-19. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 115 Cilindros y tanques métálicos ACERIAS PAZ DEL RIO AFOMDIGAS CICOLSA CILINDROS BOCHICA CINSA S.A. CODISA S.A CONFEDEGAS CONSORCIO CCIM DISEÑO E INTERVENTORÍA ELECTROMANUFACTURAS S.A FIDUCIARIA POPULAR FONDO COLGAS GASES DE ANTIOQUIA HIDROPROB INCOGAS S.A. INCOVAL LTDA. INDUSEL S.A. METALGAS MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA SIDOR COLOMBIA TAN-GAS S.A. TEC-METAL MADERA TISSOT S.A. Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: AGREMGAS ANDI CAMARA FEDEMETAL ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE GAS CDT DEL GAS IMG S.A. INDUTANPAS METALGAS SAENA DE COLOMBIA LTDA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PÚBLICOS DOMICILIARIOS UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 1 CILINDROS DE ACERO CON COSTURA PARA GASES LICUADOS DE PETRÓLEO (GLP) CON CAPACIDAD DESDE 5 kg INCLUIDO, HASTA 46 kg EXCLUIDO 1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACION 1.1 OBJETO Esta norma establece los requisitos de diseño y fabricación que deben cumplir y los ensayos a los cuales se deben someter los cilindros de acero con costura, destinados al almacenamiento, transporte y distribución, de propano, butano o sus mezclas en cualquier proporción con capacidad desde 5 kg incluido, hasta 46 kg excluido, para una presión máxima de servicio de 1 654 kPa (240 psig). NOTA 1 Los requisitos de diseño y fabricación solamente son los señalados en esta norma. NOTA 2 En esta norma los valores normativos son los establecidos en el Sistema Internacional de Unidades y los valores en otro sistema se dan a título informativo. 1.2 CAMPO DE APLICACION 1.2.1 Esta norma es aplicable para evaluar cilindros de acero con costura destinados al almacenamiento, transporte y distribución de GLP antes de someterlo a cualquier tipo de mantenimiento. 1.2.2 Los cilindros de acero con costura sometidos a cualquier tipo de mantenimiento deben ser evaluados de acuerdo con los criterios establecidos en la NTC 522-2. 1.2.3 Esta norma no es aplicable a recipientes para almacenamiento de GLP empleados en el uso como combustible carburante de automotores. 2. DEFINICIONES Y SÍMBOLOS Para los propósitos de esta norma se aplican los siguientes términos y definiciones: NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 2 2.1 DEFINICIONES 2.1.1 aro base elemento soldado al fondo que sirve de apoyo al cilindro, con el objeto de mantenerlo en posición vertical y protegerlo del contacto con el piso. 2.1.2 brida pieza circular con un orificio central que presenta una rosca cónica y que soldada al recipiente sirve para instalar la válvula en el cilindro. 2.1.3 cilindro recipiente metálico diseñado para almacenar, transportar y distribuir GLP. 2.1.4 cilindro terminado recipiente diseñado para almacenar, transportar y distribuir GLP, debidamente protegido contra la corrosión y con todas sus partes constitutivas y accesorios necesarios para su uso. 2.1.5 cuello protector elemento soldado a la tapa que sirve para la protección de la válvula y manipulación del cilindro. 2.1.6 cuerpo del cilindro corresponde a la sección cilíndrica. 2.1.7 eficiencia de la junta soldada factor empleado en el cálculo del espesor de pared del cilindro, que se define de acuerdo con el grado de confiabilidad obtenido a partir de la inspección radiográfica sobre la soldadura considerada. 2.1.8 embutido proceso metalmecánico utilizado para darle a una lámina la forma apropiada aplicándole una fuerza que obligue al metal a estirarse a través del molde eliminando los impactos y golpes. 2.1.9 espesor mínimo de diseño es el mínimo espesor de lámina con la cual se fabrica el cuerpo calculado de acuerdo con la formula respectiva . 2.1.10 fondo sección cóncava del lado de la presión colocada en la parte inferior del cilindro. 2.1.11 gas licuado del petróleo (GLP) mezcla de propano y butanos para uso doméstico. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 3 2.1.12 presión máxima de servicio presión máxima a la cual podría estar expuesto el cilindro en su uso normal. 2.1.13 relación de llenado relación entre la masa del gas licuado que se introduce al cilindro y la masa de cantidad de agua que llena completamente el cilindro. 2.1.14 tapa sección cóncava del lado de la presión colocada en la parte superior del cilindro. 2.1.15 tara del cilindro masa del cilindro terminado, vacío, incluida la válvula, expresada en kg. 2.1.16 tratamiento térmico para alivio de tensiones tratamiento que tiene como propósito aliviar las tensiones residuales; consiste en calentar uniformemente el cilindro hasta una temperatura no superior al punto crítico del acero empleado, seguido de un enfriamiento lento. 2.2 SÍMBOLOS Los símbolos empleados en la presente norma son los siguientes: 2.2.1 D: diámetro interior del cilindro expresado en mm. 2.2.2 P: presión máxima de servicio expresada en MPa. 2.2.3 S: esfuerzo permisible expresado en MPa. 2.2.4 t: espesor de pared expresado en mm. 2.2.5 ∩: eficiencia de la soldadura, expresada en % 2.2.6 hp: distancia mínima entre el fondo del cilindro y el nivel del piso, expresada en mm. 2.2.7 Yp: punto de fluencia del material de la lámina, expresado en MPa. 2.2.8 Ts: resistencia a la tracción del material de la lámina, expresado en MPa. 2.2.9 CA: volumen de agua comprimido dentro del cilindro por efecto de la compresibilidad del agua, en ml. 2.2.10 m: masa del agua contenida dentro del cilindro despresurizado (ensayo de expansión volumétrica con el método sin camisa de agua ), en kg. 2.2.11 PC: presión de ensayo asociada a la determinación de la expansión volumétrica con el método sin camisa de agua, en kPa. 2.2.12 k: factor dependiente de la temperatura utilizadoen el cálculo de la compresibilidad del agua. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 4 2.2.13 h: distancia interior entre la sección concava y la línea de tangencia de la tapa y/o el fondo. 2.2.14 hc.: distancia de la parte recta que conforma el fondo o la tapa. D hp Figura 1. Dimensiones del cilindro 3. CLASIFICACIÓN Para efectos de esta norma se establece la siguiente clasificación: 3.1 TIPO I Cilindro recto formado por un cuerpo, una tapa, un fondo, una brida, un cuello protector y un aro base, soldados como se muestra en la Figura 2. 3.2 TIPO II Cilindro formado por una tapa, un fondo, una brida, un cuello protector y un aro base, soldados como se muestra en la Figura 2. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 5 Cilindro Tipo I Cilindro Tipo II Figura 2. Tipos de cilindros 4. REQUISITOS GENERALES 4.1 SOLDADURAS 4.1.1 Las costuras de los elementos sometidos a presión, deben realizarse por un procedimiento que garantice el cumplimiento de los requisitos establecidos en la presente norma, en particular para el caso de las costuras longitudinales y circunferenciales deben realizarse por un proceso de soldadura automática por arco eléctrico, y para el caso de la unión de la brida a la tapa del cilindro, debe emplearse un proceso automático o semiautomático por arco eléctrico. 4.1.2 La junta de las costuras circunferenciales debe ser a tope con traslapo, permitiéndose el desalineamiento de cualquiera de los elementos que se van a soldar cuerpo, tapa o fondo de acuerdo con lo establecido en la Figura 3; en ningún caso puede hacerse a tope sin traslapo, ni reemplazar por soldadura de filete. Separación de material base t libre t1 Profundidad del desalineamiento = máximo t 112 t mínimo 212 t máximo 1 t mínimo Figura 3. Esquema de la junta soldada a tope con traslapo NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 6 La junta de las costuras longitudinales deben ser a tope directo con penetración completa (véase la Figura 4) o a tope con traslapo (véase la Figura 3). Figura 4. Esquema de la junta soldada a tope directo con penetración completa La unión de la brida al cilindro se debe hacer con una junta a filete con penetración completa, automática o semiautomática. Los defectos de las costuras tales como poros, grietas, socavados y fusión incompleta detectados visualmente o por cualquier medio de inspección, deben ser removidos por medios mecánicos, luego de lo cual la junta debe ser reprocesada, mediante un proceso aprobado y calificado, y debe recibir un nuevo tratamiento térmico. La brida debe ser de un material soldable y compatible con el de la tapa. 4.1.3 Cada fabricante debe establecer por escrito los procedimientos calificados que aplica en los procesos de soldadura, y los criterios de calificación del personal encargado de ejecutarlos de acuerdo con lo establecido en la norma CGA C-3 en relación con los siguientes ensayos: tensión, doblamiento de raíz y macroataque (cuando sea soldadura de filete). Cuando el factor de eficiencia de la soldadura sea igual a 1 o 0,9 se debe aplicar lo establecido en la norma CGA C-3 sobre radiografía. 4.1.4 Las soldaduras sometidas a presión deben presentar superficies lisas y de aspecto uniforme. Adicionalmente deben estar exentas de defectos externos tales como agrietamiento, porosidad, salpicaduras y socavado tales que comprometan la integridad de la junta. 4.1.5 Soldadura de elementos no sometidos a presión. El cuello protector de la válvula, el aro base y la placa de identificación deben ser soldados por cualquier proceso de soldadura por arco eléctrico. 4.2 ACCESORIOS 4.2.1 Cuello protector Su altura debe ser tal que al colocar el fondo de un cilindro de igual capacidad sobre el cuello protector, la parte inferior del fondo superpuesto quede a una distancia mínima de 10 mm con respecto a la válvula en posición totalmente abierta. El cuello debe encerrar un ángulo de 270° ± 15° con respecto al centro de la brida y en la parte inferior deben hacerse perforaciones semicirculares, rectangulares, cuadradas, o de otra forma geométrica, con un área mínima equivalente a 170 mm2, colocados en los tercios del desarrollo de acuerdo con la Figura 10. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 7 El diámetro interno libre del cuello protector medido en el enrollamiento de las aristas superiores debe ser mínimo de 147 mm para cualquiera de los diferentes tamaños de cilindros. El espesor de la lámina del cuello debe ser mínimo 2 mm, y de un material soldable y compatible con el de la tapa del cilindro. Las formas del cuello protector deben corresponder a las expuestas en la Figura 10. 4.2.2 Aro base. El aro base para los cilindros debe ser rebordeado en su extremo inferior y tener en dicha zona rebordeada dos orificios de desagüe como mínimo. La dimensión mínima de estos orificios no debe ser inferior a 4 mm una vez conformada la pieza. Adicionalmente, debe tener por lo menos dos orificios de ventilación que pueden ser semicirculares, rectangulares, cuadrados, o de otra forma geométrica, con un área mínima total equivalente a 240 mm2. El diámetro exterior del aro base debe ser mínimo del 75 % del diámetro exterior del cilindro para cilindros cuya capacidad sea hasta 18 kg, y mínimo del 95 % para cilindros mayores de 18 kg y menores de 46 kg, el espesor del aro base debe ser igual o mayor al espesor mínimo de diseño calculado; adicionalmente, debe fabricarse a partir de un material soldable y compatible con el del fondo. Para todos los cilindros la distancia (hp) entre el piso y el fondo del cilindro debe ser mínimo 25 mm (véase la Figura 1). 4.2.3 Las válvulas para los cilindros de gas licuado de petróleo deben cumplir con los requisitos establecidos en la NTC 1091. 4.2.4 La placa de identificación debe ser de un material soldable y compatible con el de la tapa del cilindro y las dimensiones mínimas antes de ser soldada deben ser 60 mm de largo por 30 mm de ancho por 2 mm de espesor. 4.3 PROTECCIÓN DEL CILINDRO Se debe aplicar un recubrimiento de protección contra la corrosión atmosférica (recubrimiento anticorrosivo) que cumpla con lo especificado en el numeral 5.10. Para este efecto debe prepararse la superficie del cilindro atendiendo las características particulares del recubrimiento que se aplique. 5. REQUISITOS ESPECÍFICOS 5.1 COMPOSICIÓN QUÍMICA Las láminas de acero del cuerpo, tapa y fondo deben cumplir con la composición química especificada en la NTC 9. 5.2 CAPACIDAD Y DIMENSIONES DEL CILINDRO La capacidad del cilindro debe estar de acuerdo con una relación de llenado del 42 %, como máximo. El diámetro de los cilindros con capacidad hasta 35 kg incluido de GLP debe ser de 304 mm ± 3 mm y para cilindros de mayor capacidad debe ser de 368 mm ± 4 mm. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 8 5.3 ESPESOR DE PARED 5.3.1 Cuerpo El espesor mínimo de diseño de la pared del cuerpo del cilindro debe calcularse empleando la siguiente fórmula: t = (P*D)/((2*S*∩)-(1.2*P)) (1) en donde S = Yp*((1.7-(Yp/Ts))/2) (2) Para el efecto no se considera ninguna tolerancia negativa NOTA Para emplear en la ecuación una eficiencia de la soldadura (∩) igual a 1,0 es necesario radiografiar completamente las soldaduras de cada uno de los cilindros. Para una eficiencia de 0,90 es necesario radiografiar por puntos un cilindro de cada lote consecutivo de 50 unidades. La eficiencia de 0,75 no implica la realización de radiografía. Las radiografías por puntos deben hacerse en un cilindro terminado y deben incluir la costura circunferencial en una distancia de 50 mm en ambas direcciones a partir de la intersección de ésta con la costura longitudinal e involucrando por lo menos 152 mm de la costuralongitudinal. 5.3.2 Tapas y fondos Deben ser embutidas con una relación D/h de acuerdo con la ecuación 3 y la Figura 5, y el espesor de la lámina después del proceso de embutición no debe ser inferior al 90 % del espesor de la lámina de la sección cilíndrica del cuerpo; en ningún caso el espesor de la lámina puede ser inferior a 2 mm. 2 ≤ D/h ≤ 5 (3) hc h D Figura 5. Relación entre D y h 5.4 CONEXIÓN PARA LA VÁLVULA Las bridas deben ser roscadas para realizar el acople con la válvula. La rosca será de tipo 19,05 mm - 1,81 mm NGT (3/4 de pulgada - 14 NGT) con las características referidas en la Figura 6 y la Tabla 1, y se verificará según el ensayo descrito en el numeral 7.1. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 9 El agujero de la tapa donde se suelda la brida no debe ser inferior a 25 mm. L1 L9 G E1 Figura 6. Conexión para válvula Tabla 1. Conexión para la válvula rosca tipo 19,05 mm - 1,81 mm NGT (3/4 de pulgada - 14 NGT) Medida Símbolo Designación pulgadas mm L1 Acople manual 0,3390 ± 0,071 8,610 ± 1,81 G Diámetro mínimo de la brida 1,81 46 E1 Diámetro medio en la boca 0,9889 ± 0,01 25,12 ± 0,25 L9 Longitud mínima de la raíz completa 0,6961 17,68 5.5 EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA La expansión volumétrica permanente no debe ser mayor del 10 % de la expansión total cuando los cilindros se sometan a una presión como mínimo igual a la presión hidrostática aplicada al cilindro más el 10 % de acuerdo con el ensayo descrito en el numeral 7.5. 5.6 PRESIÓN HIDROSTÁTICA Los cilindros no deben presentar señales de fuga o aparición de defectos cuando se sometan al ensayo descrito en el numeral 7.6. 5.7 PRESIÓN DE ROTURA Los cilindros no deberán romperse cuando se sometan al ensayo descrito en el numeral 7.7. 5.8 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN 5.8.1 Lámina El valor de la resistencia a la tracción de la lámina ensayada según el numeral 7.2.1, no debe ser menor que el valor de la resistencia a la tracción especificada en la NTC 9. 5.8.2 Soldadura El valor de la resistencia a la tracción de la soldadura ensayada según el numeral 7.2.2, no debe ser menor que el valor de la resistencia a la tracción de la lámina especificada en la NTC 9. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 10 5.9 DOBLAMIENTO Después del ensayo de doblamiento de la soldadura, según lo descrito en el numeral 7.3, la probeta debe ser examinada para verificar la aparición de grietas u otros defectos abiertos. Después del ensayo de doblamiento la aparición de una grieta u otro defecto abierto que exceda de 3,18 mm medido en cualquier dirección debe ser considerada no conforme. La aparición de grietas en los bordes de la probeta durante el ensayo no debe ser tenida en cuenta para su evaluación, a menos que exista evidencia de que proviene de inclusiones o cualquier defecto interno. 5.10 PROTECCIÓN DEL CILINDRO El recubrimiento de protección contra la corrosión atmosférica (recubrimiento anticorrosivo) debe someterse a la prueba de adherencia, según lo especificado en la NTC 811 (método B ensayo de cinta adhesiva en cuadrícula), y su adherencia debe corresponder como mínimo a la clasificación 3B de esta misma norma. 5.11 TRATAMIENTO TÉRMICO Los cilindros terminados deben someterse a un tratamiento para alivio de tensiones, en un horno adecuado donde no estén expuestos a llama directa, a una temperatura entre 550 °C y 600 °C, seguido de un enfriamiento lento. El tiempo de sostenimiento del tratamiento en el rango de temperatura puede variar de acuerdo con el espesor de la lámina del cuerpo a razón como mínimo de 2,4 min/mm. 5.12 HERMETICIDAD Todo cilindro terminado y valvulado no debe presentar fugas por la válvula, ni la unión entre la válvula y la brida, cuando se someta a una prueba neumática a una presión mínima de prueba de 482 kPa (70 psig). Este ensayo se debe realizar de acuerdo con el numeral 7.8. 6. TOMA DE MUESTRAS Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO 6.1 GENERALIDADES 6.1.1 Lote de fabricación Un lote de fabricación debe constar de cilindros fabricados en serie durante uno o varios días consecutivos bajo el mismo diseño, dimensiones y especificaciones de material y provenientes de un mismo proveedor, y utilizando el mismo tipo de equipo de soldadura automática y las mismas condiciones de temperatura y duración en el tratamiento térmico. 6.1.2 Lotes de inspección Para propósitos de evaluación, el lote de fabricación se debe dividir en lotes de inspección que no excedan de 1 000 cilindros. 6.2 TOMA DE MUESTRAS 6.2.1 Inspección visual de las soldaduras El fabricante debe realizar a todos los cilindros la inspección visual de las soldaduras. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 11 6.2.2 Expansión volumétrica Por cada lote hasta de 250 cilindros, se tomará uno para someterlo al ensayo de expansión volumétrica. Si el resultado del ensayo no es satisfactorio se deben tomar dos cilindros más; si llega a fallar uno de estos se debe rechazar el lote. 6.2.3 Presión hidrostática El fabricante debe realizar a todos los cilindros el ensayo de presión hidrostática. 6.2.4 Presión de rotura, resistencia a la tracción y doblamiento De acuerdo con el tamaño del lote de fabricación se deben aplicar los siguientes criterios: 6.2.4.1 Cantidad menor o igual a 3 000 cilindros 6.2.4.1.1 De los primeros 250 cilindros o menos en cada lote de inspección, se debe tomar al azar uno para el ensayo de rotura y otro para los ensayos mecánicos. 6.2.4.1.2 De cada grupo subsecuente de 250 cilindros o menos en el lote de inspección, se debe tomar al azar uno para el ensayo de rotura o para los ensayos mecánicos. 6.2.4.2 Cantidad mayor a 3 000 cilindros 6.2.4.2.1 Cilindros de capacidad menor o igual a 35 L De los primeros 3 000 cilindros en el lote de producción, se deben tomar cilindros de muestra de acuerdo con lo establecido en el numeral 6.2.4.1. De cada lote de inspección restante, se debe tomar al azar, una muestra reducida de un cilindro para el ensayo de rotura y otro para los ensayos mecánicos. 6.2.4.2.2 Cilindros de capacidad mayor a 35 L De los primeros 3 000 cilindros en el lote de producción, se deben tomar cilindros de muestra de acuerdo con lo establecido en el numeral 6.2.4.1. 6.2.4.2.2.1 De los primeros 500 cilindros o menos de cada lote de inspección restante, se deben tomar al azar, una muestra reducida de un cilindro para el ensayo de rotura y otro para los ensayos mecánicos. 6.2.4.2.2.2 De los 500 cilindros o menos restantes de dichos lotes de inspección (véase el numeral 6.2.4.2.2.1), se debe tomar al azar uno para el ensayo de rotura o para los ensayos mecánicos. La toma de muestra reducida está sujeta a que los resultados de los ensayos de la producción del fabricante y los procedimientos de fabricación sean confiables, consistentes y adicionalmente el volumen de la producción que excede los 3 000 cilindros no tenga ninguna interrupción importante en la fabricación. NOTA El diagrama de la Figura 7 ilustra la tasa de muestreo. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 12 Dos cilíndros uno para el ensayo de rotura y otro para ensayos mecánicos Un cilíndro para el ensayo de rotura o para el ensayo mecánico Dos cilíndros uno para el ensayo de rotura y otro para el ensayo mecánico Un cilíndro para el ensayo de rotura o para el ensayo mecánico 7502500 500 15001000 2000 30002500 3500 45004000 5000 60005500 < 35 L > 35 L Número de cilíndros producidos consecutivamente desde el inicio del lote de fabricación Figura 7. Tasa de muestreo 6.2.5 Remuestreo En caso de incumplimiento de los requisitos de ensayo por lote de fabricación, se deben llevar a cabo nuevos ensayos de acuerdo con lo indicado en los numerales 6.2.5.1 y 6.2.5.2. 6.2.5.1Si existe evidencia de una falla en la realización de los ensayos de tracción o doblamiento, o de un error de medición, se debe realizar un segundo ensayo sobre el mismo cilindro. Si el resultado de este ensayo es satisfactorio, se debe ignorar el primer ensayo. 6.2.5.2 Si el procedimiento de ensayo se ha realizado de manera satisfactoria y su resultado indica incumplimiento de los requisitos, se debe seguir el procedimiento indicado a continuación: 6.2.5.2.1 En caso de que un cilindro falle el ensayo mecánico inicial o de rotura, se deben realizar nuevos ensayos tanto mecánicos como de rotura de acuerdo con lo indicado en la Tabla 2, y los cilindros para el reensayo se deben tomar al azar a partir del mismo lote de fabricación. Tabla 2. Requisitos para el reensayo Lote de inspección Falla Reensayo ≤ 250 1M 2M 1R ≤ 250 1R 2R 1M >250 ≤ 500 1M 2M 2R >250 ≤ 500 1R 1M 4R NOTA M corresponde a un ensayo mecánico y R a un ensayo de rotura. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 13 6.2.5.2.2 En caso de que más de un cilindro falle los ensayos iniciales o que uno o más cilindros fallen los reensayos especificados en el numeral 6.2.5.2.1, el lote de fabricación debe ser rechazado. El fabricante puede, a su discreción, volver a tratar térmicamente el lote rechazado o reparar cualquier defecto de la soldadura y nuevamente tratar térmicamente el lote y volver a someter los cilindros como un nuevo lote de producción de acuerdo con lo indicado en los numerales 6.1 y 6.2.4 6.2.6 Para la evaluación de la brida, accesorios, lámina de las tapas y fondos, capacidad y dimensiones, y protección del cilindro, se empleará un plan de muestreo según lo especificado en la NTC 2859-1. 6.3 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO 6.3.1 Verificación del rotulado Se debe verificar si los cilindros presentan la información establecida en el numeral 8, rechazándose los que no cumplan este requisito. 6.3.2 Anulación de los cilindros En caso de lotes rechazados, que como resultado de la inspección no sean reprocesables, se procederá a la destrucción de los cilindros. 7. ENSAYOS 7.1 VERIFICACIÓN DE ROSCA INTERNA NGT MEDIANTE GALGAS Se utilizan 4 galgas para comprobar los siguientes parámetros: a) Una galga para verificar la longitud L1 que debe entrar la válvula en la brida cuando se enrosca manualmente. b) Una galga para verificar la longitud L9 que corresponde a la longitud cuando la válvula es enroscada con ayuda de una herramienta. c) Una galga cónica lisa para verificar el truncamiento de la cresta. Se refleja en la mayor o menor penetración de la galga en la brida. d) Una galga de crestas para verificar el truncamiento de la raíz. Se refleja en la mayor o menor penetración de la galga en la rosca y el ensayo se realiza a lo largo de la longitud roscada de la brida. 7.2 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN 7.2.1 Lámina La muestra se debe tomar de acuerdo con lo indicado en la Figura 8 y se ensaya de acuerdo con la NTC 2. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 14 7.2.2 Soldadura Las muestras se deben tomar a 90° de la junta soldada (véase la Figura 8) y se ensayan de acuerdo con la NTC 2156. 7.3 DOBLAMIENTO DE LA SOLDADURA Se realiza sobre probetas de 38 mm de ancho y 152 mm de longitud, deben ser tomadas de manera que el eje longitudinal de la probeta se encuentre a 90º (sea perpendicular) en relación con el cordón de la soldadura. Se deben tomar dos probetas de un cilindro terminado, una extraída de la costura longitudinal y la otra de la circunferencial. El ensayo se hace transversal de raíz de acuerdo con la NTC 523. T1 D1 D2 T2 T1,T2 y T3 = Probetas ensayo de tracción D1 y D2 = Probetas ensayo de doblamiento T3 Figura 8. Obtención de las probetas 7.4 CAPACIDAD Y DIMENSIONES 7.4.1 La medición de las dimensiones de los cilindros que contempla esta norma, se debe llevar a cabo utilizando instrumentos debidamente calibrados. 7.4.2 La evaluación de la capacidad de los cilindros, se debe efectuar con base al volumen en litros de agua que pueda contener el cilindro determinando mediante los diferentes instrumentos o equipos de medida debidamente calibrados. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 15 7.5 DETERMINACIÓN DE LA EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA Este ensayo se debe realizar a los cilindros que previamente hayan sido sometidos al ensayo de presión hidrostática. 7.5.1 Método con camisa de agua Consiste esencialmente en un recipiente lleno de agua (camisa de agua) y además, en elevar la presión hidráulica del cilindro desde la presión atmosférica a la presión de prueba, sostenerla durante minimo 30 s, medir su expansión volumétrica total y devolverla a cero para determinar la expansión volumétrica permanente. Tubo graduado Manómetros Válvula Válvula Cilíndro en prueba completamente lleno de agua Camisa de agua Método con camisa de agua 1 2 4 3 6 5 Tubo graduado (M) Tanque (C) Manómetro (K) Válvula (D) Válvula (E) Válvula (F) Método sin camisa de agua Válvula de purga (G) Manómetro (K) Serpentín (A) Válvula (H) Apuntador (P) Figura 9. Métodos para la determinación de la expansión volumétrica NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 16 7.5.1.1 Aparatos a) Se debe utilizar un aparato adecuado de manera que garantice un alto grado de precisión. A manera de ilustración se incluye la Figura 9. b) Tubo graduado 1) El diámetro interno del tubo graduado debe ser lo suficientemente uniforme para que dé lecturas de volúmenes constantes a través de la escala. 2) Para probar el límite normal de los cilindros, un tubo con diámetro interno promedio de 6,35 mm es adecuado. 3) Los tubos de diámetro interno diferente de 6,35 mm deben dar una precisión del 1 % de la expansión volumétrica total. NOTA Se permite el uso de otro dispositivo indicador de nivel siempre que el mismo garantice la precisión del 1% de la expansión volumétrica total. c) Manómetro. Se debe utilizar, como mínimo, un manómetro calibrado con una precisión de por lo menos 1 % de la presión máxima que se va a medir. 7.5.1.2 Procedimiento a) Antes de efectuar las conexiones del sistema, el cilindro debe estar completamente lleno de agua. A continuación y una vez la instalación esté terminada, el recipiente (camisa de agua) se llena con agua hasta un nivel conveniente, en el tubo graduado, asegurando que no quede aire atrapado en el sistema y que todas las uniones, particularmente la unión entre el cuello del cilindro y la tapa del recipiente (camisa de agua) estén ajustadas. Verificado lo anterior, mediante el equipo hidráulico de prueba, se va aumentando la presión gradualmente hasta obtener la presión hidráulica de prueba igual a 3 652 kPa. b) Lecturas 1) Una primera lectura (Co) del nivel de agua en el tubo graduado, se toma con el recipiente (camisa de agua) completamente lleno de agua y sin aplicar presión hidráulica al cilindro. 2) Se toma una segunda lectura (C1). Esta lectura corresponde al máximo nivel de agua en el tubo, alcanzado durante los primeros 30 s después de obtener y mantener la presión hidráulica de prueba. 3) Después de que la presión de prueba ha sido aplicada por 30 s, se suspende y se toma del tubo graduado una tercera lectura (C2). NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 17 7.5.1.3 Interpretación de los resultados a) La expansión volumétrica total en volumen es igual a: C1 - Co = expansión total (volumen) b) La diferencia entre las lecturas C2 y Co, empleando cualquier sistema para determinar la expansión volumétrica, da siempre la expansión volumétrica permanente en volumen. C2 - Co = expansión permanente (volumen) c) Si la primera lectura Co, es diferente a cero enla escala, la expansión volumétrica permanente en % es igual a: %permanenteavolumétricansiónexp CoC CoC = − − 100 1 2 x EJEMPLO Si al efectuar la prueba de presión hidrostática en un cilindro de máxima lectura de expansión volumétrica (C1) es igual a 166 cm3, y al final de los 30 s la expansión permanente (C2) da una lectura de 3 cm3, la expansión permanente en % es igual a: %8,1100 166 3 100 1 2 100 1 2 === − − xx C C CoC CoC x 7.5.2 Método sin camisa de agua El principio de este método consiste en conectar el cilindro directamente (expansión directa) a la bomba, aumentar la presión hidráulica desde la atmosférica hasta la presión de prueba, sostenerla durante 30 s, medir su expansión volumétrica y regresar la presión hasta el valor de la atmosférica para, posteriormente, proceder a determinar la expansión volumétrica permanente. 7.5.2.1 Aparatos a) Una bomba hidráulica con alto grado de precisión y que esté diseñada para soportar y mantener la presión de prueba. A manera de ilustración, se incluye la Figura 9. b) Tubo graduado. 1) El diámetro interno del tubo graduado debe ser lo suficientemente uniforme para que dé lecturas de volúmenes constantes a través de la escala. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 18 2) Para probar el límite normal de los cilindros, un tubo con diámetro interno promedio de 6,35 mm es adecuado. 3) Los tubos de diámetro interno diferente de 6,35 mm deben dar una precisión del 1 % de la expansión volumétrica total. NOTA Se permite el uso de otro dispositivo indicador de nivel siempre que el mismo garantice la precisión del 1 % de la expansión volumétrica total. c) Manómetro. Se debe utilizar, como mínimo, un manómetro calibrado con una precisión de por lo menos 1 % de la presión máxima que se va a medir. 7.5.2.2 Procedimiento Antes de efectuar las conexiones del sistema, el cilindro debe estar completamente lleno de agua. A continuación, y una vez la instalación esté terminada, debe verificarse que no exista aire dentro de la misma. Posteriormente, se empieza a aumentar la presión gradualmente, hasta obtener una presión de prueba igual a 3 652 kPa. El ensayo debe realizarse a temperatura ambiente y teniendo en cuenta el cálculo para la comprensibilidad del agua, según la siguiente fórmula: == 510 680 C CA P*, K*P*mC (4) Para la selección del valor de la constante K, véase la Tabla 3 Tabla 3. Factores K para la comprensibilidad del agua Temperatura K Temperatura K Temperatura K 0C 6 7 8 9 10 11 12 - 0.049 15 0.048 86 0.048 60 0.048 34 0.048 12 0.047 92 0.047 75 0C 13 14 15 16 17 18 19 0.047 59 0.047 42 0.047 25 0.047 10 0.046 95 0.046 80 0.046 60 0C 20 21 22 23 24 25 26 0.046 54 0.046 43 0.046 33 0.046 23 0.046 13 0.046 04 0.045 95 Los pasos específicos para la realización del ensayo, y de acuerdo con lo expuesto en la Figura 9, son los siguientes: - Llene completamente el cilindro con agua y determine la masa del líquido contenida dentro del mismo; - Conecte el cilindro a la bomba para ensayo hidráulico a través del serpentín A y verifique que todas las válvulas estén cerradas; NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 19 - Llene la bomba y el sistema con agua proveniente del tanque C mediante la apertura de las válvulas D,E y H. - Para asegurar la expulsión del aire contenido en el sistema, cierre la válvula H e incremente la presión del sistema hasta aproximadamente una tercera parte de la presión de ensayo. Abra la válvula de purga G para liberar el aire atrapado hasta que la presión del sistema se reduzca a cero y luego cierre nuevamente la válvula G, repita la operación si es necesario. - Continué llenando el sistema hasta que el nivel en el tubo graduado M sea aproximadamente 300 mm medidos a partir de la cúspide del mismo. Cierre la válvula D y marque el nivel de agua empleando el apuntador P y posteriormente, deje abiertas las válvulas E y H. Registre el nivel. - Cierre la válvula H. Incremente la presión dentro del sistema y verifique que el manómetro K indica la presión de ensayo requerida. Detenga el funcionamiento de la bomba. Después de aproximadamente 30 s no deberá presentarse ningún cambio tanto en el nivel como en la presión. NOTA Un cambio brusco en el nivel de agua indica la existencia de fuga(s). Un descenso en la presión, siempre y cuando no se detecte fuga alguna, indica que el cilindro aún se encuentra en proceso de expansión. - Registre el descenso del nivel de agua en el tubo de graduación. Asumiendo que no se han presentado fugas, el agua drenada desde el tubo de vidrio habrá sido bombeada hacia el interior del cilindro al alcanzar la presión de ensayo. Esta diferencia en el nivel de agua es la expansión volumétrica total del cilindro más una cantidad atribuible a la compresibilidad del agua. - Abra lentamente la válvula H para disminuir la presión dentro del cilindro y permitir que el agua sea nuevamente liberada y retorne hacia el tubo de vidrio. Si el nivel de agua retorna a un punto inferior al marcado por el apuntador P, la diferencia en el nivel corresponde a la cantidad de expansión volumétrica permanente sufrida por el cilindro la cual debe registrarse en el certificado del ensayo. - Antes de desconectar el cilindro cierre la válvula E, esto dejará llenos de agua a la bomba y al sistema para poder realizar el siguiente ensayo; no obstante, siempre debe repetirse la operación de purgado del sistema antes de efectuar el ensayo subsecuente. - Si se ha presentado expansión volumétrica permanente, registre la temperatura de agua contenida dentro del cilindro. - Calcule el porcentaje de expansión permanente en relación a la expansión total empleando el método matemático descrito en el numeral 7.5.2.3 7.5.2.3 Interpretación de los resultados El ensayo determina el volumen de agua en milímetros requerido para presurizar el cilindro llenado hasta la presión de ensayo. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 20 Los valores correspondientes a la masa total y la temperatura del agua dentro del cilindro son conocidas, permitiendo que el cambio en el volumen de agua dentro del cilindro por efecto de la comprensiblidad de la misma pueda ser calculado. El volumen de agua expelido desde el cilindro cuando se encuentra despresurizado es conocido. Entonces, la expansión volumétrica total y la expansión volumétrica permanente puede ser determinadas. EJEMPLO A continuación se expone un ejemplo típico asociado a la realización del ensayo de expansión volumétrica sin camisa de agua; para el desarrollo del mismo no se tiene en cuenta la tolerancia asociada a la dilatación del tubo de vidrio y se asume que 1 kg de agua ocupa el volumen de 1 L. . Presión de ensayo: 3 652 kPa . Masa de agua contenida dentro del cilindro (despresurizado): 107,25 Kg. . Volumen de agua introducido en forma forzada al interior del cilindro cuando se incrementa la presión hasta 3 652 kPa: 250 mL (ó 0,250 kg) . Masa total de agua (m) contenida dentro del cilindro a 3 652 kPa: 107,25 kg + 0,250 kg = 107,5 kg . Volumen de agua evacuado desde el cilindro al despresurizarse: 247 ml . Expansión permanente: 250 ml - 247 ml = 3 ml . El factor K para una temperatura de agua de 15 0C según la Tabla 3 es: 0,047 10 . Empleando la ecuación (4) el volumen de agua comprimida en el interior del cilindro debido a la compresibilidad del agua a 3 652 kPa y 15 0C es: CA = 107,5 * ( 3 652 / 100 [0,047 10 - ( (0,68 * 3 652) / 10 7 )] CA = 167,4 ml La expansión volumétrica total es: 250 ml - 167,4 ml = 82,6 ml 82,6 x 1003 = otaltavolumétric Expansión 100x permanente Expansión Porcentaje de expansiónvolumétrica permanente: 3,63 % 7.6 PRESIÓN HIDROSTÁTICA Después del tratamiento térmico, todos los cilindros se someten a una presión de prueba no menor a dos veces la presión máxima de servicio 3 308 kPa (480 psig) ni mayor de 3 446 kPa (500 psig). El cilindro se debe someter a esta presión durante mínimo 120 s, tiempo durante el cual se debe golpear la soldadura (a todo lo largo de la junta circunferencial y longitudinal del cuerpo), empleando un martillo de cabeza roma cuya masa sea mínimo de 500 g. Este ensayo debe realizarse a temperatura ambiente. 7.7 ENSAYO DE ROTURA Los cilindros deben someterse a una presión de prueba no menor a cuatro veces la presión máxima de servicio 6 616 kPa (960 psig). NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 21 En caso de presentarse fuga antes de la presión indicada, el resultado del ensayo no se debe considerar válido y este cilindro debe destruirse. Esquina no rebordeada Figura 10a. Cuello protector soldado con dobleces (esquina no rebordeada) NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 22 Esquina rebordeada Figura 10b. Cuello protector soldado con dobleces (esquina rebordeada) 7.8 HERMETICIDAD El ensayo consiste en aplicar la presión de prueba y luego sumergirlo en un recipiente con agua o con una solución jabonosa aplicada en la unión válvula brida. 8. ROTULADO El rotulado de los cilindros debe ser legible y cumplir con los siguientes requisitos: 8.1 En el cuello protector de los cilindros (véase el ejemplo de la Figura 11), se debe colocar mínimo la siguiente información: - Marca registrada o razón social del fabricante - Número de serie del cilindro. Este número debe ser único y permitir la identificación sobre la base de producción mensual o anual (OPCIONAL). NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 23 NOTA Este es un número interno de control del fabricante por trazabilidad que puede o no coincidir con el consecutivo de la placa de identificación. - Capacidad de G.L.P (capacidad en kg de propano, butano o sus mezclas). - Capacidad en litros de agua de diseño - Masa del cilindro en kg. Para la indicación de la masa de los cilindros, se marcarán los valores resultantes aproximada a una cifra decimal con una tolerancia de ± 100 g. - Presión máxima de servicio en kPa, la cual corresponde a 1 654 kPa. - País de origen (Hecho en Colombia). FABRICA serie: 9408520 fecha fab: 94 - 08 capacidad G.L.P.: 46 Kg. Vol. agua: 107,2 I presión máxima de servicio: 1654 kPa Hecho en Colombia TARA 45,2 Kg. NOTA 1 En los cilindros, estas inscripciones, excepto la tara (véase la Nota 2), deberán ser grabadas en el cuello protector soldado. Los caracteres deberán ser grabados en bajo relieve con una altura mínima de 6 mm, excepto el nombre del fabricante que tendrá, como mínimo, una altura de 10 mm y una profundidad tal que sea legible después de pintado. NOTA 2 La tara deberá ser grabada en el cuello protector soldado al lado opuesto de las inscripciones detalladas en la nota 1, en bajo relieve, con los caracteres de 20 mm de altura, como mínimo, y una profundidad tal que sea legible después de pintado. NOTA 3 Los espacios entre renglones deben ser mínimo 4 mm. Salvo los valores de altura definidos en la figura para el nombre del fabricante y la tara, las letras restantes deben tener una altura de 6 mm, como mínimo. Figura 11. Ejemplo de rotulado 8.2 En la placa de identificación se debe colocar mínimo la siguiente información dispuesta en dos filas así: - En la superior dos caracteres que identifican al fabricante del cilindro (XX) y cuatro caracteres que identifican el año y mes (AA-MM) de fabricación. - En la inferior, seis caracteres que conforman el consecutivo de fabricación. La altura mínima de los caracteres debe ser de 6 mm. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 24 La placa de indentificación se debe ubicar centrada al frente de la abertura que tiene el cuello de tal forma que no interfiera con la instalación del mismo. 8.3 En la tapa del cilindro debe repujarse en alto relieve, marca registrada o razón social del fabricante o del distribuidor (de común acuerdo con el fabricante) y el año de fabricación (dos últimos dígitos, AA). La altura mínima de los caracteres debe ser de 6 mm. 9. REFERENCIAS NORMATIVAS Las siguientes normas referenciadas son indispensables para la aplicación de esta norma. Para referencias fechadas, sea aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición de la norma referenciada (incluida cualquier corrección). NTC 2:1995, Siderurgia. Ensayo de tracción para materiales metálicos. Método de ensayo a temperatura ambiente. NTC 9:1994, Láminas gruesas, láminas delgadas y flejes de acero al carbono para la fabricación de cilindros portátiles para el transporte de gases licuados del petróleo (GLP). NTC 523:1997, Ensayo de doblamiento guiado para determinar la ductibilidad de las soldaduras. NTC 811:1997, Método de ensayo para medir la adhesión de un recubrimiento mediante el ensayo de cinta. NTC 1091:1997, Válvulas para recipientes portátiles para gases licuados del petróleo hasta 109 litros de capacidad de agua. NTC 2156:1998, Soldadura. Ensayos mecánicos de soldadura. CGA C-3:2000, Standards for welding on thin-walled, steel cylinders. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Quinta actualización) 25 BIBLIOGRAFÍA [1] COVENIN 649:1997, Cilindros para gases licuados del petróleo (GLP). [2] BS 5045:1989, Transportable Gas Containers. Part 2. Specification for Steel Container of 0,5 l up to 450 I Water Capacity with Welded Seams. [3] ISO 4706:1989, Refillable welded steel gas cylinders. [4] UNE EN 1442:1998, Botellas de acero soldado transportables y recargables para gases licuados de petróleo (GLP) - Diseño y construcción.