NTC 522-1

NORMA TÉCNICA NTCCOLOMBIANA 522-1 1995-03-15 RECIPIENTES METÁLICOS. CILINDROS DE ACERO CON COSTURA PARA GASES LICUADOS DE PETRÓLEO (GLP) CON CAPACIDAD DESDE 5 kg HASTA 46 kg E: WELDED STEEL CYLINDERS FOR LIQUEFIED PETROLEUM GASES OF 5 kg UP TO 46 kg 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 Santafé de Bogotá, D.C. - Tel. 3150377 - Fax 2221435 Prohibida su reproducción Cuarta actualización NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 1 RECIPIENTES METÁLICOS. CILINDROS DE ACERO CON COSTURA PARA GASES LICUADOS DE PETRÓLEO (GLP) CON CAPACIDAD DESDE 5 kg HASTA 46 kg 1. OBJETO 1.1 Esta norma establece los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los cuales deben someterse los cilindros de acero con costura, destinados al almacenamiento y transporte, de propano, butano o sus mezclas en cualquier proporción con capacidad desde 5 kg hasta 46 kg. 1.2 Los cilindros considerados en esta norma son aptos para una presión máxima de servicio de 1 654 kPa (240 psi). 1.3 Esta norma es aplicable a todo cilindro antes de someterlo a la primera revisión y reparación. 1.4 Todo cilindro debe ser sometido a una primera revisión y reparación en un término no mayor a cinco (5) años contados a partir de la fecha de fabricación. 1.5 Esta norma no contempla los cilindros empleados en automotores. 2. DEFINICIONES, SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS Para efectos de esta norma se establecen las siguientes definiciones: 2.1 DEFINICIONES 2.1.1 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. 2.1.2 Gas licuado del petróleo: mezcla de propano y butanos para uso doméstico. 2.1.3 Relación de llenado: relación entre la masa del gas licuado que se introduce al cilindro y la masa de cantidad de agua que llena el cilindro. 2.1.4 Masa del cilindro: masa que corresponde al cilindro vacío, incluida la válvula. Para propósitos de llenado, debe considerarse como tara. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 2 2.1.5 Presión máxima de servicio: presión máxima a la cual podría estar expuesto el cilindro en su uso normal. 2.1.6 Eficiencia de la soldadura: factor empleado en el cálculo del esfuerzo 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. 2.1.7 Brida: pieza circular con un orificio central que presenta una rosca cónica, soldada al recipiente y que sirve para incorporar la válvula al cilindro. 2.1.8 Tratamiento térmico para alivio de tensiones: recocido subcrítico 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. 2.1.9 Cilindro: recipiente diseñado para almacenar y transportar GLP. 2.1.10 Cuerpo del cilindro: corresponde a la sección cilíndrica. 2.1.11 Cuello protector: elemento soldado a la tapa que sirve para la protección de la válvula y manipulación del cilindro. 2.1.12 Aro base: elemento soldado al fondo del cilindro, con el objeto de mantenerlo en posición vertical y protegerlo del contacto con el piso. 2.1.13 Tapa: sección semicápsulada superior del cilindro. 2.1.14 Fondo: sección semicápsulada inferior del cilindro. 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 t 1 : espesor de la tapa o fondo, expresado en mm. 2.2.10 C A : volumen de agua comprimido dentro del cilindro por efecto de la compresibilidad del agua, en ml. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 3 2.2.11 m: masa del agua dentro del cilindro a la presión de ensayo (ensayo de expansión volumétrica), en kg. 2.2.12 P C : presión de ensayo asociada a la determinación de la expansión volumétrica con el método sin camisa de agua, en kPa. 2.2.13 k: factor dependiente de la temperatura utilizado en el cálculo de la compresibilidad del agua. 2.3 ABREVIATURAS Las abreviaturas empleadas en la presente norma son las siguientes: 2.3.1 GLP: gas licuado del petróleo. 2.3.2 SAES: soldadura por arco eléctrico sumergido (SAW, sigla en inglés). 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 1. 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 1. 4. REQUISITOS GENERALES 4.1 SOLDADURAS 4.1.1 Las costuras de los elementos sometidos a presión, deben realizarse por alguno de los siguientes procesos de soldadura automática: - Soldadura por arco eléctrico sumergido, SAES (SAW, sigla en inglés). - Otro sistema automático que garantice el cumplimiento de los requisitos contemplados en la presente norma. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 4 4.1.2 Las costuras circunferenciales deben ser a traslapo con pestaña (véase la Figura 3), no permitiéndose el desalineamiento de cualquiera de los elementos que se van a soldar (cuerpo, tapa o fondo); en ningún caso pueden hacerse a tope, ni reemplazar el traslapo por soldadura de filete. Las superficies que se van a soldar deben estar libres de óxido, aceite, grasa o cualquier otro tipo de material extraño, dentro de una distancia mínima de 13 mm a cada lado de la junta preparada. Si durante el proceso de fabricación, se presenta pérdida de material en las costuras, los cilindros deben ser reprocesados y recibir un nuevo tratamiento térmico, antes de ser sometidos al ensayo de presión hidrostática. El espesor de la brida debe ser tal que al aplicar la soldadura, no presente una deformación posterior que afecte la rosca. La brida debe fabricarse de un material soldable y compatible con el de la tapa. 4.1.3 Cada fabricante debe establecer por escrito los procedimientos que aplica en los procesos de soldadura, y los criterios de calificación del personal encargado de ejecutarlos de acuerdo con lo establecido en la NTC 2057. 4.1.4 Las soldaduras sometidas a presión deben presentar superficies lisas y de aspecto uniforme, tener una penetración completa y una buena fusión de los bordes; adicionalmente, deben estar exentas de defectos externos tales como agrietamiento, porosidad, salpicaduras y socavado. Para efectos del desarrollo de la inspección visual de las soldaduras, y de manera complementaria a los procedimientos establecidos por cada fabricante, se recomienda seguir los parámetros contemplados en la NTC 3569. 4.1.5 El cuello protector de la válvula y el aro base deben ser soldados por cualquier proceso de soldadura por arco eléctrico. 4.2 ACCESORIOS 4.2.1 Cuello protector Su altura debe ser suficiente para que cuando se almacenen cilindros superpuestos, el fondo del cilindro superior quede a una distancia no menor de 10 mm de la válvula en posición abierta del cilindro inferior. El cuello debe encerrar un ángulo de 270° ± 15° y en la parte inferior deben hacerse perforaciones semicirculares, rectangulares, cuadradas, etc., con un área mínima equivalente a 170 mm 2 , colocados en los tercios del desarrollo. El espesor mínimo del cuello debe ser igual al mínimo espesor del cilindro si es manufacturado con diseño plano; cuando el diseño del protector involucre el enrollamiento de las aristas que no están en contacto con el cilindro, se puede emplear una lámina con un espesor equivalente al mínimo espesor utilizado en el cilindro con una tolerancia de ± 10 %, 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. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 5 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, cuyo diámetro no debe ser inferior a 4 mm. Adicionalmente, debe tener por lo menos dos orificios de ventilación semicirculares, rectangulares, cuadrados, etc., con un área mínima total equivalente a 240 mm 2 . El diámetro exterior del aro base será mínimo del 75 % del diámetro exterior del cilindro para cilindros cuya capacidad sea hasta 18 kg, y mínimo del 95 % para cilindros de 45 kg, con un espesor de pared igual al mínimo espesor del cilindro; adicionalmente, debe fabricarse a partir de un material soldable y compatible con el del fondo. 4.2.3 Las válvulas para los recipientes de gas licuado de petróleo deben cumplir con los requisitos establecidos en la NTC 1091. 4.3 PROTECCIÓN DEL CILINDRO Una vez limpia la superficie se debe aplicar un recubrimiento de protección adecuado contra los agentes de la corrosión atmosférica (recubrimiento anticorrosivo). El color exterior del cilindro debe cumplir con lo indicado en la NTC 1672. 4.4 ROTULADO El rotulado de los cilindros debe ser legible, y cumplir con lo especificado en el capítulo 8. Figura 1. Tipos de cilindros NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 6 5. REQUISITOS ESPECÍFICOS 5.1 COMPOSICIÓN QUÍMICA Láminas 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 y dimensiones del cilindro deben estar de acuerdo con lo especificado en la Tabla 1, para una relación de llenado del 42 %, como máximo. 5.3 ESPESOR DE PARED 5.3.1 Cuerpo El espesor de pared del cuerpo debe calcularse empleando la siguiente fórmula: t = (P * D) / (2 x S x ∩ - 1,2 x P) (1) Donde: S = Yp x ((1,7 - Yp/Ts) / 2) (2) 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 radio- grafiar 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 costura longitudinal. 5.3.2 Tapas y fondos Podrán ser de forma semiesferoidal, toroesferoidal o semielipsoidal, con una relación D/h mayor o igual a 2/1 ( ver la ecuación 3 y la Figura 2), y su espesor 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 al especificado en la NTC 9. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 7 Tabla 1. Capacidad y dimensiones del cilindro para una relación de llenado del 42% (como máximo) Contenido de GLP kg Volumen mínimo de agua l Dimensiones D mm hp (mín) mm 5 9 18 46 11,90 21,50 42,90 107,20 304 ± 3 304 ± 3 304 ± 3 368 ± 4 25 25 25 25 Figura 2. Relación entre D y h D/h ≥ 2/1 (3) 5.4 SOLDADURAS 5.4.1 Los traslapos tendrán en su parte recta una longitud mínima de 1,5 veces el espesor nominal del material base (véase la Figura 3). 5.4.2 Todas las juntas deben cumplir con lo especificado en la NTC 2057. 5.5 CONEXIÓN PARA LA VÁLVULA Las bridas deben ser roscadas para realizar el acople con la válvula. La rosca será de tipo 19 mm - 14 NGT (3/4" - 14 NGT) con las características referidas en la Figura 4 y la Tabla 2, y se verificará según el ensayo descrito en el numeral 7.1. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 8 Figura 3. Esquema de la junta soldada a traslapo Figura 4. Conexión para válvula NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 9 Tabla 2. Conexión para la válvula rosca tipo 3/4" - 14 NGT Ubicación Símbolo Designación Medida Pulgadas mm L1 (1) Acople manual 0,3390 8,610 E x t r e m o m e n o r Do Diámetro mayor 1,0248 ± 0,01 26,030 ± 0,25 Eo Diámetro medio 0,9677 ± 0,01 24,58 ± 0,25 GG Chaflan 45 o x diámetro mínimo 29/32 E x t e r i o r R o s c a T o t a l E8 Diámetro medio 1,0157 ± 0,01 25,80 ± 0,25 L8 (2) Longitud 0,7076 ± 0,07 18,00 ± 1,78 E x t m r a e y m o o r D (10) Diámetro mayor aproximado 1,0795 ± 0,01 27,42 ± 0,25 L 10 Longitud total aproximada 0,875 ± 0,07 22,22 ± 1,78 I n t e r i o r E1 Diámetro medio en la boca 0,9889 ± 0,01 25,12 ± 0,25 KK Ranura 90 o x diámetro máximo 1,0625 27,00 K3 Diámetro interior máximo 0,8972 22,79 E3 Diámetro medio 0,9543 ± 0,01 24,24 ± 0,25 L1 + L3 Longitud 0,5533 ± 0,07 14,05 ± 1,78 Lg (3) Longitud mínima de la raíz completa 0,6961 17,68 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 10 Notas: 1) Acople manual. La condición básica de ajuste es que la rosca externa con un diámetro medio Eo en el extremo delgado (plano de referencia para galgas de roscas externas), deberá entrar por acople manual a una distancia L1 dentro de la rosca interna con un diámetro medio E1 en la boca. 2) Longitud. Las roscas externas deberán tener una longitud aproximada L10, pero ajustada hasta L8; la dimensión L8 es igual a L1 más seis hilos de rosca NGT y L1 más ocho y medio hilos de rosca NGT. La dimensión E8 es medida a la distancia L8 desde Eo y la dimensión D10 es medida a la distancia L10 desde Eo. 3) Longitud mínima de raíz. Tanto la rosca interna como la externa y las raíces, deben extenderse a lo largo de la longitud L1 menos L3 (L3 = 3 hilos). Esta dimensión determina el mínimo de metal en el interior del cuello, producido por un diámetro K3. 5.5.1 Tolerancias de la rosca interna a) Límite del tamaño. En la inspección final del tamaño (diámetro medio), el límite será de ± 1 vuelta de roscado a partir del tamaño básico. Sin embargo, el límite preferido en producción será de 0,5 vueltas a partir del básico. b) Límite de conicidad. La conicidad sobre las dimensiones medias de la rosca interna, será de 19 mm/305 mm (3/4 pulgada por pie) sobre el diámetro, con una tolerancia negativa en la medición, para asegurar una conicidad sobre las dimensiones medias no menor que la básica. c) Límites de crestas y raíces. Serán los mismos que los especificados para la rosca cónica de seguridad NGT según lo consignado en esta norma. 5.6 EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA La expansión volumétrica permanente no debe ser mayor del 10 % cuando los cilindros se sometan al ensayo descrito en el numeral 7.6. 5.7 PRESIÓN HIDROSTÁTICA Los cilindros no deben presentar señales de fuga o aparición de defectos cuando se sometan al ensayo descrito en el numeral 7.7. 5.8 PRESIÓN DE ROTURA Los cilindros no deberán romperse cuando se sometan al ensayo descrito en el numeral 7.8. 5.9 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN DE LA SOLDADURA El valor de la resistencia a la tracción de la soldadura ensayada según el numeral 7.3, no debe ser menor que el valor de la resistencia a la tracción de la lámina. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 11 5.10 DOBLAMIENTO 5.10.1 La muestra de lamina extraída del cilindro terminado, no deberá presentar fisuras al someterse al ensayo de doblamiento descrito en la NTC 3353. 5.10.2 Después del ensayo de doblamiento de la soldadura, según lo descrito en el numeral 7.4, la probeta no deberá presentar ninguna grieta. 5.11 PROTECCIÓN DEL CILINDRO 5.11.1 La pintura anticorrosiva debe pasar el ensayo de cámara salina, durante un período de 24 h, según lo especificado en la NTC 1156. 5.11.2 La pintura anticorrosiva debe someterse a las pruebas de adherencia, según lo especificado en la NTC 811, y su adherencia en porcentaje debe ser mayor o igual al 85 % 5.12 TRATAMIENTO TÉRMICO Los cilindros terminados deben someterse a un recocido para alivio de tensiones, en un horno adecuado, a una temperatura de 550 °C y seguido de un enfriamiento lento. La duración del tratamiento térmico puede variar de acuerdo con el espesor de la lámina del cuerpo a razón de 2,4 min/mm. 6. TOMA DE MUESTRAS Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO Para propósitos de la aplicación del presente capítulo, se considera como lote el grupo de cilindros producidos bajo condiciones presumiblemente uniformes y presentados a inspección como un conjunto unitario. 6.1 TOMA DE MUESTRAS 6.1.1 Inspección visual Sobre todos los cilindros se verificarán las costuras, las condiciones constructivas y las características de las roscas. 6.1.2 Expansión volumétrica Por cada lote, hasta de 100 cilindros, se tomará uno para someterlo al ensayo de expansión volumétrica. 6.1.3 Presión hidrostática Todos los cilindros del lote se deberán someter al ensayo de presión hidrostática. 6.1.4 Presión de rotura Por cada lote hasta de 500 cilindros que haya respondido al ensayo de expansión volumétrica y al de presión hidrostática, se tomará uno para ensayarlo a la rotura. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 12 6.1.5 Resistencia a la tracción de la soldadura De cada lote de hasta 500 cilindros, se tomará uno escogido aleatoriamente, del cual se extraerá una probeta para el ensayo de tracción de las soldaduras transversal y longitudinal, según el caso (tipo I o tipo II). 6.1.6 Doblamiento de la lámina y de la soldadura Del cilindro tomado según el numeral 6.1.5, se prepararán las probetas para el ensayo de doblamiento de la lámina y de la soldadura. 6.1.7 Para la evaluación de las roscas, accesorios, lámina de las tapas y fondos, capacidad y dimensiones, conexión de las válvulas y protección del cilindro, se empleará el plan de muestreo descrito en la Tabla 3. 6.2 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO 6.2.1 Verificación del rotulado Se debe verificar si los cilindros presentan la información establecida en el capítulo 8, rechazándose los que no cumplan estos requisito. 6.2.2 Remuestreo Si el resultado de alguno de los ensayos no es satisfactorio, se tomarán dos cilindros más; si llega a fallar uno de éstos, se rechazará el lote. 6.2.3 Anulación de los cilindros En caso de lotes rechazados, que como resultado de la inspección no sean reprocesables, se procederá a la destrucción total de los cilindros. Tabla 3 AQL = 2,5 % - Nivel de Inspección General II Tamaño del lote N Tamaño de la muestra n Aceptación Ac Rechazo Re 2 51 151 281 501 1 201 3 201 10 001 35 001 - - - - - - - - - 50 150 280 500 1 200 3 200 10 000 35 000 más 5 20 32 50 80 125 200 315 500 0 1 2 3 5 7 10 14 21 1 2 3 4 6 8 11 15 22 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 13 7. ENSAYOS 7.1 VERIFICACIÓN DE ROSCA INTERNA NGT MEDIANTE GALGAS 7.1.1 Se utilizan 4 galgas certificadas para comprobar los siguientes parámetros: a) Una galga para verificar conjuntamente las longitudes roscadas L 1 y L 9 (véase la Figura 5). b) Una galga para comprobar el truncamiento en la cresta de los hilos de la rosca (véase la Figura 6). c) Una galga para verificar el diámetro (véase la Figura 7). d) Una galga para comprobar la truncación en la raíz de los hilos de la rosca (véase la Figura 8). 7.1.2 Método de ensayo a) Verificación en L 1 y L 9 . Con respecto a la Figura 5, el elemento roscado está dividido en dos secciones. El macho superior corresponde a la longitud L 1 (de enrosque a mano) y el macho inferior corresponde a la longitud L 9 (la cual, en parte, es enroscada con el empleo de una llave cuando se ensambla a la válvula). Ambas secciones de la galga se enroscan simultáneamente, primero ajustando con el cabezal L 9 y luego con el cabezal L 1 (véase la Figura 5). Cuando la galga está ensamblada con una rosca cuya conicidad esté dentro de los límites especificados, los dos cabezales deben estar alineados dentro de la banda circular de referencia del cabezal L 1 (véase la Figura 5). Luego el manguito hexagonal se desliza para mostrar la lectura de desviación sobre la escala, la cual debe estar preferiblemente, entre -2 y +2 ó en caso extremo -4 y +4. Esta lectura se toma como pauta para las mediciones posteriores. b) Verificación de la truncación de la cresta. La galga mostrada en la Figura 6, tiene un macho cónico liso, el cual se acopla a la rosca interna para verificar el truncamiento de la cresta. Debe corresponder al mismo punto elegido como referencia sobre la escala del obtenido a partir de la lectura en L 1, dentro del ancho de banda especificado. c) Verificación del diámetro K 3 . La galga mostrada en la Figura 7 es cilíndrica en la longitud K 1 + K 3 , pero está achaflanada en su extremo. Si el diámetro K 3 es excedido, la galga se desliza hasta la profundidad equivalente de exceso. Debe corresponder al mismo punto seleccionado como referencia en la lectura L 1 dentro del ancho de banda especificado, cuando la dimensión K 3 es correcta. d) Verificación del truncamiento de la raíz. La galga mostrada en la Figura 8, posee hilos de forma especial con crestas agudas, para detectar raíces no conformadas plenamente o raíces poco profundas. La galga se acopla a la rosca interna y la lectura obtenida en la escala debe corresponder a la seleccionada como referencia en la medición de L 1 , siempre dentro del ancho de banda especificado. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 14 7.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA La composición química de las láminas empleadas en el proceso de fabricación del cuerpo, tapa y fondo, debe determinarse aplicando los métodos de ensayo referenciados en la NTC 9. Figura 5. Figura 6. Figura 7. Figura 8 7.3 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN DE LA SOLDADURA La muestra se toma a 90° de la junta soldada y se ensaya de acuerdo con la NTC 2156. 7.4 DOBLAMIENTO DE LA SOLDADURA Se realiza sobre probetas de 35 mm de ancho y 250 mm de longitud, de manera que una tenga en su centro la costura longitudinal y la otra, la circunferencial. El ensayo se hace de acuerdo con la NTC 523. 7.5 CAPACIDAD Y DIMENSIONES 7.5.1 La medición de las dimensiones de los cilindros que contempla esta norma, se lleva a cabo utilizando calibradores (con una lectura mínima de 0,01 mm) y cintas métricas (con una lectura mínima de 1 mm), de capacidad adecuada. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 15 7.5.2 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 equipos de medida debidamente calibrados. 7.6 DETERMINACIÓN DE LA EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA 7.6.1 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 30 s, medir su expansión volumétrica y devolverla a cero para determinar la expansión volumétrica permanente. Método sin camisa de agua Figura 9. Métodos para la determinación de la expansión volumétrica NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 16 7.6.1.1 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. 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. 7.6.1.2 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 3 308 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 (Cuarta actualización) 17 7.6.1.3 Interpretación de los resultados a) La expansión volumétrica elástica en volumen es igual a C1 - Co = expansión elástica (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 en la escala, la expansión volumétrica permanente en % es igual a: % permanente a volumétric ansión exp Co C Co C = − − 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 cm 3, y al final de los 30 s la expansión permanente (C2) da una lectura de 3 cm 3 , la expansión permanente en % es igual a: % , x x C C Co C Co C 8 1 100 166 3 100 1 2 100 1 2 = = = − − x 7.6.2 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. 7.6.2.1 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. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 18 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. 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. 7.6.2.2 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, 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 3 308 kPa. El ensayo debe realizarse a temperatura ambiente y teniendo en cuenta el cálculo para la comprensibilidad del agua, según la siguiente fórmula: C A = m * ( P C / 10 2 [K - ( (68 * P C ) / 10 7 )] (4) Para la selección del valor de la constante k, véase la Tabla 4 Tabla 4. Factores K para la comprensibilidad del agua Temperatura K Temperatura K Temperatura K 0 C 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 0 C 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 0 C 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: NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 19 - 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; - 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 tuvo de graduación 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 librada y retorne hacia el tubo de vidrio. Si el nivel de agua retorna a un punto interior 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. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 20 - Calcule el porcentaje de expansión permanente en relación a la expansión total empleando el método matemático descrito en el numeral 7.6.2.3 7.6.2.3 Interpretación de los resultados. El ensayo determina el volumen de agua en milímetros requerido para presurizar el cilindro llenado hasta la presión de ensayo. 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: 3 308 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 3 308 kPa: 250 mL (ó 0,250 kg) . Masa total de agua (m) contenida dentro del cilindro a 3 308 kPa: 107,25 kg + 0,250 kg = 107,5 kg . Volumen de agua evacuado desde el cilindro al despresurizarse: 0,247 ml . Expansión permanente: 250 ml - 247 ml = 3 ml . El factor K para una temperatura de agua de 15 0 C según la Tabla 4 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 3 308 kPa y 15 0 C es: C A = 107,5 * ( 3 308 / 100 [0,047 10 - ( (0,68 * 3 308) / 10 7 )] C A = 167,4 ml La expansión volumétrica total es: 250 ml - 167,4 ml = 82,6 ml 82,6 x 100 3 = otal t a volumétric Expansión 100 x permanente Expansión Porcentaje de expansión volumétrica permanente: 3,63 % NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 21 7.7 PRESIÓN HIDROSTÁTICA Los cilindros se someten a una presión de prueba no menor a dos veces la presión máxima de servicio (3 308 kPa). El cilindro se debe someter a esta presión durante 120 s, tiempo durante el cual se debe golpear la soldadura (a todo lo largo de la junta), empleando un martillo de cabeza roma cuya masa sea igual a 500 g. Este ensayo debe realizarse a temperatura ambiente. 7.8 ENSAYO DE ROTURA Los cilindros se someten a una presión de prueba no menor a cuatro veces la presión máxima de servicio (6 616 kPa). Este ensayo se puede realizar por cualquiera de los métodos descritos en el numeral 7.6. Figura 10a. Cuello protector soldado sin dobleces (esquina no rebordeada) NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 22 Figura b. Cuello protector soldado con dobleces (esquina no rebordeada) NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 23 Figura c. Cuello protector soldado con dobleces (esquina rebordeada) 8. ROTULADO 8.1 En el cuello protector de los cilindros (véase la Figura 11), se debe colocar la siguiente información : - El nombre o razón social del fabricante. - Capacidad de G.L.P (capacidad en kg de propano, butano o sus mezclas). NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 24 - Masa del cilindro en kg. Para la indicación de la masa de los cilindros, se marcarán los valores resultantes con una tolerancia de ± 50 g en los cilindros de 5 kg, 9 kg y 18 kg; y de ± 100 g para los cilindros de 46 kg. - Presión máxima de servicio en kPa, la cual corresponde a 1 654 kPa. - El año y mes (AA-MM) de fabricación. - Número de serie del cilindro. Este número debe ser único y permitir la identificación sobre la base de producción mensual o anual. - País de origen (Hecho en Colombia) 8.2 Durante la operación de embutido o después de embutir, pero antes de efectuar el soldeo, debe repujarse en alto relieve en la tapa del cilindro, la sigla 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. Nota. 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 Notas: 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 de 0,5 mm, como mínimo. 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 de 0,5 mm. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 522-1 (Cuarta actualización) 25 9. APÉNDICE 9.1 NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante la referencia dentro de este texto, constituyen la integridad de esta norma. En el momento de la publicación eran válidas las ediciones indicadas. Todas las normas están sujetas a actualización; los participantes, mediante acuerdos basados en esta norma, deben investigar la posibilidad de aplicar la última versión de las normas mencionadas. 9.1.1 Normas Técnicas Colombianas NTC 1: 1072, Ensayo de doblamiento para productos metálicos. NTC 2: 1995, Ensayo de tracción para productos metálicos. NTC 9: 1994, Láminas gruesas, 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 ductilidad de soldadura. NTC 811: 1997, Pinturas. Determinación de la adherencia. NTC 1091: 1997, Válvulas para recipientes portátiles para gases licuados del petróleo hasta 109 l de capacidad de agua. NTC 1156: 1998, Pinturas y productos afines. Comportamiento en cámara salina. NTC 1672: 1997, Higiene y seguridad. Cilindros para gas de uso industrial. Marcado para identificación del contenido. NTC 2057: 1985, Código para calificar el procedimiento para soldar y la habilidad del soldador. NTC 2156: 1998, Soldadura. Ensayos mecánicos de soldadura. NTC 3353: 1997, Definiciones y métodos para los ensayos mecánicos de productos de acero. NTC 3569: 1993, Soldadura. Guía para la inspección visual de soldaduras. 9.1.2 Normas COVENIN COVENIN 649 Bombonas para gases licuados del petróleo. 9.1.3 Normas JIS JIS B 8233 Refillable Welded Steel Gas Cylinders for Liquefied Petroleum Gas. 9.1.4 Normas BSI BS 5045 Part 2 Transportable Gas Containers. Specification for Steel Container of 0.5 l up to 450 I Water Capacity with Welded Seams. PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. El 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 (Cuarta actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo el 95-03-15. 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 382101 Aparatos domésticos y equipos industriales que utilizan gas. MINISTERIO DE SALUD PÚBLICA SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO ACERO ESTRUCTURAL DE COLOMBIA LTDA. AGA - FANO S.A. ALCANOS ASESORÍAS INGENIERÍA DE CALIDAD "EMAC LTDA. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE GAS. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, MECÁNICA, ELECTRÓNICA Y AFINES. ASOCIACIÓN COLOMBIANA POPULAR DE INDUSTRIALES COMERCIAL INDUSTRIAL NACIONAL S.A. COMESA - INDUSTRIA METALMECÁNICA S.A. COMPAÑÍA INDUSTRIAL ADEACERO LTDA. COMPROVADA LTDA. CONFEDERACIÓN DE LA INDUSTRIA Y COMERCIO DEL GAS. CORPORACIÓN DE ACERO "CORPACERO" MARCO Y ELIECER SREDNI CORPORACIÓN DE ELECTRODOMÉSTICOS S.A. DISTRAL S.A. EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN EQUIP-PETROL LTDA. EQUIPOS INDUSTRIALES E INOXIDABLES LTDA. EXTINGUIDORES EL RÁPIDO LTDA. EXTINTORES ALFA LTDA. EXTINTORES AMERICANN LTDA. EXTINTORES ORIENTAL LTDA. FÁBRICA DE EXTINTORES AMÉRICA FÁBRICA NACIONAL DE AUTOPARTES FEDERACIÓN COLOMBIANA DE FABRICANTES DE ESTRUCTURAS METÁLICAS FEDERACIÓN COLOMBIANA DE INDUSTRIAS METALÚRGICAS FONDO DE MANTENIMIENTO Y REPOSICIÓN COLGAS GASES INDUSTRIALES DE COLOMBIA S.A. CRYGAS ICI COLOMBIA S.A. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD INDUSTRIAL INDISA LIMITADA INDUSTRIA COLOMBIANA DE EXTINTORES INDUSTRIA COLOMBIANA DE VÁLVULAS LTDA. INDUSTRIA LICORERA DE BOYACÁ INDUSTRIA DE DESECHABLES LTDA. INDUSTRIAS FULL S.A. INDUSTRIAS VALGAS LTDA. INOXIDABLES DE COLOMBIA LTDA. INSPEQ INGENIERÍA LTDA. LABORATORIOS S.O.S. LTDA. METALES Y EQUIPOS S.A. PAPELES NACIONALES S.A. POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID PRODESEG INDUSTRIAL LTDA. ROBERTO ROTHSTEIN L. PROMETAL SAC ESTRUCTURAS METÁLICAS LTDA. SIDERÚRGICA DE LOS ANDES S.A. SOCIEDAD COLOMBIANA DE INGENIEROS SUMINISTROS Y SERVICIOS TÉCNICOS DE SEGURIDAD INDUSTRIAL LTDA. TANQUES Y TAPAS INDUSTRIALES LTDA. TECNI-GASEX UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER El ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN