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NBR 13243 Cilindros de aço para gases comprimidos - Ensaio hidrostático pelo método de camisa d' água DEZ 1994
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Método de ensaio Origem: Projeto 04:009.07-016/1993 CB-04 - Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Mecânicos CE-04:009.07 - Comissão de Estudo de Cilindros para Gases e Acessórios NBR 13243 - Water jacket hidraulic test for compressed gas cylinder - Method of test Descriptors: Cylinder. Steel cylinder. Gas Esta Norma foi baseada na ISO 6406 Válida a partir de 30.01.1995 Palavras-chave: Cilindro. Cilindro de aço. Gás
SUMÁRIO 1 Objetivo 2 Documentos complementares 3 Definições 4 Aparelhagem 5 Execução do ensaio 6 Resultados
5 páginas
NBR 12446 - Manômetro - Padronização
3 Definições Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições de 3.1 a 3.6. 3.1 Camisa d’água
1 Objetivo
Reservatório com dimensões suficientes para conter o cilindro totalmente imerso em água durante o ensaio.
Esta Norma prescreve o método de ensaio hidrostático por camisa d’água, usado na inspeção de cilindros de aço sem costura, conforme a NBR 12274, para gases, cujas dimensões tornem viável a construção da camisa d’água e cujas instalações possibilitem a colocação do cilindro dentro da camisa d’água.
Diferença entre a expansão total e a expansão permanente.
2 Documentos complementares
3.3 Expansão permanente (EP)
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
Acréscimo do volume do cilindro, medido antes e depois do ensaio.
NBR 11588 - Vidraria volumétrica de laboratório Métodos de aferição da capacidade e de utilização Método de ensaio
3.2 Expansão elástica (EE)
3.4 Expansão permanente percentual
NBR 11968 - Manômetro - Verificação das características - Método de ensaio
Valor percentual da relação entre a expansão permanente e a expansão total.
NBR 12239 - Utilização de manômetro - Procedimento
3.5 Expansão total (ET)
NBR 12274 - Inspeção em cilindros de aço sem costura, para gases - Procedimento
Acréscimo do volume do cilindro, quando submetido à variação da pressão interna, desde a pressão atmosférica ambiente até a pressão de ensaio.
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3.6 Pressão de ensaio
4 Aparelhagem
Nível mais alto da pressão a que deve ser submetido o cilindro, sob as condições de ensaio.
4.1 Componentes Conforme as Figuras 1 e 2.
Legenda: A = Abastecimento de água B = Reservatório de água C = Ladrão D = Válvula de alta pressão E = Válvula de alta pressão F = Válvula de alta pressão G = Manômetro registrador (opcional) H = Seta fixada no chassi do sistema da bureta, no nível da água I = Chassi do sistema da bureta móvel J = Bureta deslizante sobre o chassi fixo L = Válvula de purga da camisa d’água M = Manômetro indicador N = Válvula de alta pressão (para enchimento da camisa d’água) O = Dispositivo de segurança (tipo disco de ruptura) P = Válvula para dreno da camisa d’água Q = Bomba de alta pressão S = Robinete para retirada de ar da camisa d’água X = Posição da bureta móvel antes da pressurização Y = Posição da bureta móvel à pressão de ensaio Z = Posição da bureta móvel após a despressurização Figura 1 - Ensaio de expansão volumétrica por camisa d’água - Método da bureta móvel
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Legenda: A = Abastecimento de água B = Reservatório de água C = Ladrão D = Válvula de alta pressão E = Válvula de alta pressão H = Nível de referência (seta fixada no chassi do sistema da bureta, no nível da água) L = Válvula de nível montada com a saída alinhada com o zero da bureta fixa M = Manômetro indicador N = Válvula de alta pressão (para enchimento da camisa d’água) O = Dispositivo de segurança (tipo disco de ruptura) P = Dreno da camisa d’água Q = Bomba de alta pressão W = Posição da bureta fixa Nota: O nível zero da bureta fixa deve estar no mesmo plano horizontal do orifício de saída da válvula L.
Figura 2 - Ensaio de expansão volumétrica por camisa d’água - Método da bureta fixa 4.2 Especificações gerais da aparelhagem 4.2.1 A tubulação rígida e a tubulação flexível, bem como
os conectores, devem ser capazes de suportar no mínimo duas vezes a pressão máxima a ser atingida durante o ensaio. 4.2.2 O manômetro deve proporcionar leitura confiável
nos limites das pressões de ensaio, conforme as NBR 12446 e NBR 12239, e possuir as seguintes especificações: a) exatidão de ± 1% da pressão máxima de ensaio a ser aplicada na aparelhagem, conforme a NBR 11968;
b) resolução ≤ 1% da pressão máxima de ensaio a ser aplicada na aparelhagem; c) o pino limitador deve ser removido ou colocado 12 mm abaixo do ponto zero, de modo que o ponteiro não vergue ou mude de posição, quando bater contra o pino repetidamente; d) o diâmetro do mostrador deve possibilitar a resolução do manômetro nas proximidades das pressões de ensaio dos cilindros. Nota: Nas aparelhagens destinadas a ensaiar cilindros, cujas pressões de ensaio variem entre 30,0 MPa e 33,4 MPa, as leituras devem ser feitas com erro máximo de ± 2,0 MPa e relacionadas ao padrão de calibração - padrão primário.
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4.2.3 A bureta deve ser graduada em cm 3 e ter exatidão
de ± 1% da expansão total esperada do cilindro ensaiado, resultante da aplicação das pressões de ensaio (ver NBR 11588).
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5.4 Segurança
4.2.4 Quando, além do manômetro indicador, for usado
A camisa d’água deve possuir um dispositivo de segurança tipo disco de ruptura capaz de descarregar toda a energia emanada por ruptura acidental de um cilindro durante o ensaio.
um manômetro registrador, este deve ser ajustado com aquele, após calibração e/ou aferição.
5.5 Procedimentos de ensaio
5 Execução do ensaio 5.1 Princípio do ensaio 5.1.1 O ensaio consiste em encher o cilindro com água
até a pressão de ensaio indicada na sua especificação, usando a aparelhagem especificada em 4, e em tomar os dados necessários para determinar os valores das expansões total (ET), permanente (EP) e elástica (EE). Nota: Deve-se ter certeza de que a aparelhagem especificada em 4 está funcionando corretamente, pois pequenos desajustes podem significar grandes erros nos resultados.
5.2 Condições gerais do ensaio 5.2.1 O manômetro deve ser calibrado a cada 180 dias ou
quando sofrer qualquer dano e, se necessário, aferido para as pressões de ensaio. Nota: A aferição e a calibração devem ser feitas por padrão de calibração aferido em balança de peso morto, certificada pelo INMETRO ou por órgão por ele credenciado, e os documentos de aferição e calibração devem ser arquivados para verificação de rastreabilidade. 5.2.2 O manômetro registrador, quando existir, deve ser
calibrado e, se necessário, aferido nas mesmas condições previstas em 5.2.1. 5.2.3 A bureta deve ser aferida, conforme a NBR 11588,
calibrada e certificada pelo fabricante. O documento de certificação deve ser arquivado para verificação de rastreabilidade.
5.5.1 Método da camisa d’água com bureta móvel (ver Figura 1) 5.5.1.1 Conectar o cilindro, preferencialmente cheio com
água, à tampa da camisa d’água, com as válvulas D e E abertas para eliminar o ar que possa estar na tubulação. Fechar a válvula D. 5.5.1.2 Colocar o cilindro, juntamente com sua tampa,
dentro da camisa d’água. 5.5.1.3 Conectar a mangueira do circuito de alta pressão
à conexão existente na tampa da camisa. 5.5.1.4 Verificar se a válvula de retorno D está fechada e
se a conexão da tampa está firmemente acoplada. 5.5.1.5 Abrir a válvula N de entrada, permitindo admissão
de água na camisa d’água, e a válvula L de purga, permitindo a saída do ar retido. 5.5.1.6 Observar o comportamento do nível da bureta.
Quando apenas sair água através da válvula L de purga, reduzir a vazão de fornecimento da água, iniciando o fechamento da válvula N e fazendo com que o nível da bureta se estabilize. 5.5.1.7 Fechar totalmente a válvula N de entrada e, em
seguida, a válvula L de purga. 5.5.1.8 Posicionar a seta fixa H no suporte da bureta,
coincidindo com o nível zero da água, que por sua vez deve coincidir com o zero da marcação (Posição X). 5.5.1.9 Acionar a bomba Q e observar a pressão do
Nota: A bureta, antes de ser utilizada, deve ser limpa, de acordo com os métodos de limpeza da NBR 11588.
manômetro M. Quando esta atingir 2/3 da pressão de ensaio, a bomba Q deve ser desligada para se verificar possíveis vazamentos.
5.2.4 A água do ensaio deve estar à temperatura uniforme,
5.5.1.9.1 Caso haja vazamentos, despressurizar, eliminar
entre 7°C e 40°C, no reservatório, no cilindro, nas tubulações da aparelhagem e na camisa d’água, bem como deve estar livre de sólidos em suspensão ou outros contaminantes, como matéria orgânica e produtos químicos agressivos. Nota: Pode-se usar água industrial, desde que as condições expressas em 5.2.4 sejam satisfeitas.
5.3 Descrição geral do ensaio
os vazamentos e repetir a operação até esta etapa. Caso não haja vazamentos, fazer funcionar novamente a bomba Q e deixar que a pressão do manômetro M atinja a pressão de ensaio. 5.5.1.9.2 Caso ocorra falha na aparelhagem durante a
execução do ensaio, depois do cilindro pressurizado, o ensaio deve ser repetido com uma pressão acrescida de 10% ou de 0,7 MPa, o que for menor. 5.5.1.10 Fechar a válvula E e desligar imediatamente a
O cilindro cheio com água deve ser introduzido na camisa d’água e o ar deve ser retirado da aparelhagem. Deve ser aplicada uma pressão hidrostática no interior do cilindro, cuja expansão provoca elevação da coluna de água na bureta, na qual são lidos os valores que correspondem às expansões total (ET) e permanente (EP).
bomba Q, quando a pressão final de ensaio for atingida, abrindo, em seguida, a válvula D. 5.5.1.11 Durante um período mínimo de 30 s, deve ser
observado se ocorre alguma queda de pressão ou aumento no nível da bureta, que são sinais de vazamento.
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5.5.1.12 Após decorrido o período mínimo de 30 s, descer
5.5.2.5 Abrir suavemente a válvula E. Com isto, o nível
a bureta até que o nível da água em seu interior coincida com a ponta da seta fixa, no suporte da bureta, e fazer a leitura da expansão total (Posição Y).
deve baixar. Fazer a leitura da expansão permanente (Posição W).
5.5.1.13 Alinhar o zero da graduação da bureta com a
6 Resultados
seta fixa.
6.1 Aceitação e rejeição
5.5.1.14 Abrir suavemente a válvula E. Com isto, o nível
6.1.1 Todo cilindro submetido ao ensaio hidrostático pelo
deve baixar. 5.5.1.15 Alinhar o novo nível da água com a seta e fazer a
leitura da expansão permanente (Posição 2). 5.5.2 Método da camisa d’água com bureta fixa (ver Figura 2) 5.5.2.1 Proceder às operações descritas em 5.5.1.1 a
5.5.1.6 e, em seguida, fechar totalmente a válvula N de entrada. 5.5.2.2 Antes da partida da bomba Q, o nível zero da bureta
deve estar alinhado com a ponta da válvula L de purga de ar da camisa d’água. Após esta operação, fechar a válvula L de purga.
método de camisa d’água deve ser rejeitado se o percentual a expansão permanente permitida for maior que 10%, isto é: EP% =
EP x 100 ET
6.1.2 A expansão elástica (EE) pode ser usada como critério de aceitação ou rejeição do cilindro, submetido ao ensaio hidrostático pelo método de camisa d’água, quando se dispuser de dados.
6.2 Marcação 6.2.1 Todo cilindro aprovado no ensaio hidrost ático deve
5.5.1.11.
ter marcado, em sua calota, o m ês e o ano do ensaio, assim como o sinete da empresa respons á vel pela inspe çã o.
5.5.2.4 Após decorrido o período mínimo de 30 s, fazer a
6.2.2 Todas as marcas estampadas devem ter altura
leitura da expansão total (Posição W).
mínima de 6 mm, exceto se comprovada falta de espa ço.
5.5.2.3 Proceder às operações descritas em 5.5.1.9 a
