NTP 111.013 2004 Cilindros

NORMA TÉCNICA PERUANA Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales - INDECOPI Calle de La Prosa 138, San Borja (Lima 41) Apartado 145

NTP 111.013 2004 Lima, Perú

GAS NATURAL SECO. Cilindros de alta presión para almacenamiento de gas natural utilizado como combustible para vehículos automotores NATURAL GAS. High pressure cylinder for the storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles

2004-07-22 1ª Edición

R.0084-2004/INDECOPI-CRT.Publicadael 2004-08-20 Precio basado en 117 páginas I.C.S.: 75.180.01 ESTA NORMA ES RECOMENDABLE Descriptores: Gas natural seco, cilindros de alta presión, almacenamiento de gas natural, combustible, vehículos automotores

ÍNDICE página ÍNDICE

i

PREFACIO

ii

1.

INTRODUCCIÓN OBJETO

iv 1

2.

REFERENCIAS NORMATIVAS

2

3.

TÉRMINOS Y DEFINICIONES

5

4.

CONDICIONES DE SERVICIO

8

5.

APROBACIÓN Y CERTIFICACIÓN

11

6.

REQUISITOS DE LOS CILINDROS METÁLICOS TIPO GNV-1

16

7. REQUISITOS PARA LOS CILINDROS CON RECUBRIMIENTO CIRCUNFERENCIAL TIPO GNV-2

27

8. REQUISITOS PARA LOS CILINDROS CON RECUBRIMIENTO TOTAL TIPO GNV-3

44

9. REQUISITOS PARA LOS CILINDROS TOTALMENTE COMPUESTOS TIPO GNV-4

61

10.

MARCADO

74

11.

PREPARACIÓN PARA EL DESPACHO

76

12.

ANTECEDENTES

76

ANEXOS ANEXO A B ANEXO C ANEXO D ANEXO E ANEXO F ANEXO G

77 92 98 102 103 106 113 i

ANEXO H

115

PREFACIO A.

RESEÑA HISTÓRICA

A.1

La presente Norma Técnica Peruana ha sido elaborada por el Comité

Técnico de meses Normalización mediante el sistema 2 u Ordinario, durante los de agosto de del Gas 2003Natural a marzoSeco, del 2004, utilizando como antecedente a los que se indican en el capítulo correspondiente. A.2 El Comité Técnico de Normalización de Gas Natural Seco, presentará a la Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales –CRT-, con fecha 2004-03-25, el PNTP 111.013:2004, para su revisión y aprobación; siendo sometido a la etapa de Discusión Pública el 2004-05-14. No habiéndose presentado ninguna observación fue oficializado como Norma Técnica Peruana NTP 111.013:2004 GAS NATURAL SECO. Cilindros de alta presión para almacenamiento de gas natural utilizado como combustible para vehículos automotores, 1 ª Edición, el 20 de agosto del 2004. A.3 Esta Norma Técnica Peruana ha sido estructurada de acuerdo a las Guías Peruanas GP 001:1995 y GP 002:1995.

B. INSTITUCIONES QUE PARTICIPARON EN LA ELABORACIÓN DE LA NORMA TÉCNICA PERUANA Secretaría

Instituto de Petróleo y Gas

Presidente

Wilfredo Salinas Ruiz-Conejo

Secretario

César Luján Ruiz

ENTIDAD

REPRESENTANTE

AGUAYTIA ENERGY DEL PERU SRL

Marco Pineda

EMPRESA ELECTRICA DE PIURA – EEPSA PLUSPETROL PERU CORPORATION S.A.

Alberto Trujillo Pereda Antonio Tella Enrique Martínez

CERAMICA LIMA – CELIMA (Corporación Cerámica)

Rolando Alguiar Q. ii

MINISTERIO DE ENERGIA Y MINAS- DGH (Dirección General de Hidrocarburos)

Pablo Maldonado Luis Zavaleta

OSINERG

César Saenz Jaime Madueño

PETROPERU S.A. OPERACIONES TALARA

Daniel Díaz del Aguila

CERTIPETRO – FACULTAD DE INGENIERIA DE PETROLEO UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Amador Paulino Beatriz Adaniya

UNIGAS-FIM UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Santiago Paredes J.

MEGA TOTAL INGENIERIA SAC.

Harold Robillard Jorge Besio

QUÍMICA SUIZA S.A.

Juan Díaz Camargo Milan Pejnovic Kapa

GAS NATURAL DE LIMA Y CALLAO

Erick Portuguez Wilman Grados

CONSULTOR

Máximo Uriburú Sosa

MINISTERIO DE TRANSPORTE

Mary Sancho Ponce

CIA GAS DEL SUR

Carlos Núñez Marianella Espinoza

SACOR S.A.

Ricardo Santillán Pablo Mendoza

CENERGIA

Eduardo Cisneros

BUREAU VERITAS

Rafael Guinassi

PECSA (Peruana de combustibles)

Diego Tejero José Jara

INVERSIONES ARICA SAC

Carlo De los Santos

CONSULTOR

Victor Ortiz M. iii

CONSULTOR CONSULTOR

Freddy Rojas Chávez. Ricardo Linares INTRODUCCIÓN

Se requiere que los cilindros para el almacenamiento de gas natural como combustible para vehículos sean de peso liviano, y alotros mismo tiempo mantengan mejoren el nivel de seguridad actualmente existente para recipientes a presión.o Estos requisitos se logran mediante: a) La especificación de condiciones de servicio de manera precisa y general como una base firme para el diseño y el uso del cilindro; b) El empleo de un método apropiado para evaluar la vida por fatiga de presión cíclica y establecer los tamaños de defecto permitidos en los cilindros metálicos o cilindros internos; c)

La exigencia de ensayos de calificación de diseño;

d) La exigencia de ensayos no destructivos e inspección para todos los cilindros producidos; e) La exigencia de ensayos destructivos en cilindros y material de cilindros tomado de cada lote de cilindros producidos; f) La exigencia a los fabricantes de contar con un completo sistema de la calidad documentado e implementado; g) La exigencia de re-inspección periódica y, de ser necesario, el re-ensayo de acuerdo con las instrucciones del fabricante; h) La exigencia a los fabricantes de especificar como parte de su diseño, la vida de servicio segura de sus cilindros. Los diseños de cilindros que cumplan con los requisitos de esta NTP: a)

Tendrán una vida por fatiga que exceda la vida de servicio especificada;

b)

Cuando falle la presión de ciclado, presentará fuga pero no ruptura;

iv

c) Cuando se sometan a ensayos de ruptura hidrostática, tendrán factores de "esfuerzo a presión de estallido" sobre el "esfuerzo a presión de trabajo" que excedan los valores especificados para el tipo de diseño y materiales empleados. Los propietarios o usuarios de los cilindros diseñados de acuerdo con la presente NTP deberían observar que los cilindros están diseñados para operar en forma segura si se emplean de acuerdo con las condiciones de servicio especificadas para una vida de servicio finita especificada solamente.y Se marca garantizar la fecha deque expiración en cadadespués cilindro de y es responsabilidad de propietarios usuarios no se empleen esa fecha, y que se inspeccionen de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

---oooOooo---

v

NORMA TÉCNICA PERUANA

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GAS NATURAL SECO. Cilindros de alta presión para almacenamiento de gas natural utilizado como combustible para vehículos automotores 1.

OBJETO

Esta Norma Técnica Peruana establece los requisitos mínimos de cilindros de gas livianos, recargables, producidos en serie, previstos sólo para el almacenamiento como combustible de gas natural comprimido a alta presión en vehículos automotores, en los cuales se fijan los cilindros. Las condiciones de servicio no cubren cargas externas, que se pueden presentar por choques de vehículos. Esta NTP contempla cilindros de acero, aluminio o material no metálico, de cualquier diseño o método de fabricación, adecuado para las condiciones de servicio especificadas. Esta NTP no contempla cilindros de acero inoxidable o soldados. Los cilindros amparados por esta NTP, se designan de la siguiente manera: GNV-1 Cilindros metálicos GNV-2 Cilindros con filamento continuo impregnado de resina (recubrimiento circunferencial) con cilindro interno metálico GNV-3 Cilindros con filamento continuo impregnado de resina (recubrimiento total) con cilindro interno metálico GNV-4 Cilindros con filamento continúo impregnado con resina (totalmente compuestos) y cilindro interno no metálico. Esta Norma Técnica Peruana acepta los diseños de cilindros de acuerdo con las normas ISO 9809-1, ISO 9809-2, ISO 9809-3, ISO 7866, ASME Sección VIII, División I, IRAM 2526, para este servicio, siempre y cuando estos diseños cumplan los requisitos adicionales especificados en esta NTP.


2.

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REFERENCIAS NORMATIVAS

Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto, forman parte de esta Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda Norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos basándose en ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones recientes de las normas citadas seguidamente. El Organismo Peruano de Normalización posee, en todo momento, la información de las Normas Técnicas Peruanas en vigencia.

2.1

Normas Técnicas Internacionales

2.1.1

ISO 148:1983

Steel. Charpy Impact Test (V-notch)

2.1.2

ISO 306:1994

Plastics. Thermoplastic Materials. Determination of Vicat Softening Temperature (VST)

2.1.3

ISO 527-2:1993

Plastic. Determination of Tensile Properties. Part 2: Test Conditions for Moulding and Extrusion Plastics

2.1.4

ISO 2808:1997

Paints and Varnishes. Determination of Film Thickness

2.1.5

ISO 4624:2002

Paints and Varnishes. Pull of Test for Adhesion

2.1.6

ISO 6506-1:1999

Metallic Materials. Brinell Hardness Test. Part 1: Test Method

2.1.7

ISO 6892:1998

Metallic Materials. Tensile Testing at Ambient Temperature

2.1.8

ISO 7225:1994

Gas Cylinder. Precautionary Labels


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2.1.9

ISO 7866:1999

Gas Cylinders. Refillable Seamless Aluminium Alloy Gas Cylinders. Design, Construction and Testing

2.1.10

ISO 9227:1990

Corrosion Tests in Artificial Atmospheres. Salt Spray Tests

2.1.11

ISO 9712:1999

Non-Destructive Testing. Certification of Personnel

2.1.12

ISO 9809-1:1999

Gas Cylinders. Refillable Seamless Steel Gas Cylinders. Design, Construction and Testing. Part 1: Quenched and Tempered Steel Cylinders with Tensile Strength less than 1 100 MPa

2.1.13

ISO 9809-2:2000

Gas Cylinders. Refillable Seamless Steel Gas Cylinders. Design, Construction and Testing. Part 2: Quenched and Tempered Steel Cylinders with Tensile Strength Greater than or Equal to 1 100 MPa

2.1.14

ISO 9809-3:2000

Gas Cylinders. Refillable Seamless Steel Gas Cylinders. Design, Construction and Testing. Part 3: Normalized Steel Cylinders

2.1.15

ISO 14130:1997

Fibre-Reinforced Plastic Composites. Determination of Apparent Interlaminar Shear Strength by Short-Beam Method

2.2

Normas Técnicas de Asociación

2.2.1

ASTM D522-1993a

Qualification

and

Standard Test Methods for Mandrel Bend Test of Attached Organic Coatings


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2.2.2

ASTM D1308:1998

Standard Test Method for Effect of Household Chemicals on Clear and Pigmented Organic Finishes

2.2.3

ASTM D2794:1999e1

Standard Test Method for Resistance of Organic Coatings to the Effects of Rapid Deformation (Impact)

2.2.4

ASTM D3170:1996e1

Standard Test Method for Chipping Resistance of Coatings

2.2.5

ASTM D3418:1999

Standard Test Method for Transition Temperatures of Polymers by Differential Scanning Calorimetry

2.2.6

ASTM G154:2000ael

Standard Practice for Operating Fluorescent Light Apparatus for UV Exposure of Nonmetallic Materials

2.3

Normas Técnicas Nacionales

2.3.1

ASME – 2001

Rules for construction of pressure vessel – Section VIII, Division I

2.3.2

IRAM 2526:1997

Cilíndros de acero sin costura para gases permanentes

2.4

Otros

2.4.1

NACE TM0177:1996

Laboratory Testing of Metals for Resistance to Sulfide Stress Cracking and Stress Corrosion Cracking in H 2S Environments


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2.4.2 Reglamento de distribución de gas natural por red de ductos y sus modificaciones. Ministerio de Energía y Minas. D.S. Nº 042-99-EM.

3.

TÉRMINOS Y DEFINICIONES

Para los propósitos de esta Norma Técnica Peruana se aplican las siguientes definiciones: 3.1 autoridad facultada para inspeccionar: Entidad competente para inspeccionar, aprobada o reconocida por la autoridad reguladora del país, para supervisar la construcción y ensayo de los cilindros. 3.2 auto deformación: Procedimiento que consiste en la aplicación de presión; se usa en la fabricación de cilindros compuestos con cilindros internos metálicos, con lo cual se esfuerza el cilindro interno más allá de su punto de fluencia suficiente, para causar deformación plástica permanente. NOTA: Esto causa que el cilindro interno tenga esfuerzos de compresión y en las fibras esfuerzos de tracción a una presión interna de cero.

3.3 presión de auto deformación: Presión dentro del cilindro recubierto, a la cual se alcanza la distribución necesaria de esfuerzos entre el cilindro interno y el recubrimiento. 3.4 lote (cilindros compuestos): Grupo de no más de 200 cilindros, además de los cilindros para los ensayos destructivos; o, si es mayor, un turno de producción sucesiva de cilindros, producidos sucesivamente con cilindros internos calificados, del mismo tamaño, diseño, materiales de construcción y procesos de fabricación especificados. 3.5 lote (de cilindros de metal o cilindros internos): Grupo de no más de 200 cilindros o cilindros internos, además de los cilindros o cilindros internos para los ensayos destructivos; o, si es mayor, un turno de producción sucesiva de cilindros o cilindros internos, producidos sucesivamente con el mismo diámetro nominal, espesor de paredes, diseño, materiales de construcción y procesos de fabricación especificados, equipos de fabricación, tratamiento térmico y condiciones de tiempo, temperatura y atmósfera durante el tratamiento térmico.


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3.6 lote (de cilindros internos no metálicos): Grupo de no más de 200 cilindros internos, además de los cilindros internos para los ensayos destructivos o, si es mayor, un turno de producción sucesiva de cilindros internos no metálicos, producidos sucesivamente con el mismo diámetro nominal, espesor de paredes, diseño, materiales de construcción y procesos de fabricación especificados. 3.7 presión de rotura: ensayo de rotura.

La mayor presión alcanzada en un cilindro durante una

3.8 cilindro compuesto: Cilindro fabricado con filamento continuo de resina impregnada enrollado alrededor de un cilindro interno metálico o no metálico. NOTA: Los cilindros compuestos con cilindro interno no metálico se mencionan como cilindros totalmente compuestos.

3.9 tensión controlada del devanado: Proceso que se usa para fabricar cilindros compuestos con recubrimiento circunferencial, con cilindro interno metálico, mediante el cual se obtienen los esfuerzos de compresión en el cilindro interno y los esfuerzos de tracción en el recubrimiento con presión interna de cero a través del enrollamiento de los filamentos de refuerzo a una tensión significativamente alta. 3.10

presión de llenado:

Presión a la cual se llena un cilindro

3.11 cilindros terminados: Cilindros completos, listos para usar, de producción normal típica, completos con marcas de identificación y recubrimiento exterior, incluyendo el aislamiento integral especificado por el fabricante, pero sin aislamiento o protección no integral. 3.12 cilindro con recubrimiento total: Cilindro con recubrimiento en el cual el devanado de los filamentos de refuerzo se hace tanto en la dirección circunferencial como axial del cilindro. 3.13

temperatura del gas:

Temperatura del gas en un cilindro.


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3.14 cilindro con recubrimiento circunferencial: Cilindro con recubrimiento en el cual el devanado de los filamentos de refuerzo se hace en un patrón substancialmente circunferencial sobre la parte cilíndrica del cilindro interno de manera que el filamento no soporta una carga significativa en la dirección paralela al eje longitudinal del cilindro. 3.15 cilindro interno: Un cilindro que se usa como recipiente interior, hermético al gas, sobre el cual las fibras de refuerzo son devanadas como filamentos para alcanzar la resistencia suficiente. NOTA: En esta NTP se describen dos clases de cilindros internos: los cilindros internos metálicos, diseñados para compartir la carga con el refuerzo y los cilindros internos no metálicos, los cuales no soportan ninguna parte de la carga.

3.16 fabricante: La persona, o la organización responsable del diseño, fabricación y ensayos de los cilindros.

3.17 recubrimiento: Sistema de refuerzo de filamentos y resina aplicada sobre el cilindro interno. 3.18 preesforzado: Proceso que consiste en aplicar auto deformación o devanado a tensión controlada. 3.19 vida de servicio: Vida, en años, durante la cual se pueden usar los cilindros en forma segura, de acuerdo con las condiciones de servicio estándar. 3.20 presión establecida: establecida dada.

Presión del gas cuando se alcanza una temperatura

3.21 Temperatura uniforme del gas después de la temperatura establecida: disipación de cualquier cambio de temperatura causado por el llenado. 3.22 presión.

presión de ensayo:

Presión requerida para aplicar durante un ensayo de


3.23 presión de trabajo: temperatura uniforme de 15 °C.

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Presión ajustada de 20 MPa (200 bar) a una

4.

CONDICIONES DE SERVICIO

4.1

Generalidades

4.1.1 Condiciones estándar de servicio: Las condiciones estándar de servicio, especificadas en este apartado, se indican como base para el diseño, fabricación, inspección, ensayo y aprobación de cilindros que deben estar instalados permanentemente en vehículos y se usan para almacenar gas natural a temperatura ambiente, para uso como combustible de los vehículos. 4.1.2 Uso de los cilindros: Las condiciones de servicio especificadas pretenden, además, proporcionar información sobre como se pueden usar en forma segura los cilindros fabricados de acuerdo con esta NTP. Esta información está dirigida a: a)

Los fabricantes de cilindros;

b)

Los propietarios de cilindros;

c)

Los diseñadores o los contratistas responsables de instalar los cilindros;

d) Los diseñadores o los propietarios de los equipos que se usan para llenar los cilindros de los vehículos; e)

Los proveedores de gas natural;

f)

Las autoridades reguladoras con jurisdicción sobre el uso de los cilindros de

gas.

4.1.3 Vida de servicio: El fabricante de los cilindros debe especificar la vida de servicio, durante la cual los cilindros son seguros, sobre la base de uso en las condiciones de servicio especificadas en esta NTP. La vida de servicio máxima debe ser de 20 años.


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Para los cilindros metálicos y con cilindros internos metálicos, la vida de servicio se debe basar en la tasa de crecimiento de fisuras por fatiga. La inspección por ultrasonido u otra inspección equivalente, de cada cilindro o cilindro interno metálico, debe asegurar que no existen grietas que superen el tamaño máximo permitido. Este enfoque permite optimizar el diseño y la fabricación de cilindros livianos para el servicio de gas natural vehicular. Para los cilindros totalmente compuestos, con cilindros internos no metálicos que no soportan carga, se debe demostrar la vida de servicio mediante métodos adecuados de diseño, ensayos de calificación de diseño y controles de fabricación.

4.2

Presiones máximas

Esta NTP se basa en una presión de operación de 20 MPa (200 bar) a una temperatura de 15 °C para gas natural como combustible, con una presión máxima de llenado de 26 MPa (260 bar). Se pueden adaptar otras presiones de operación ajustando la presión mediante un factor (relación) apropiado. Por ejemplo un sistema con una presión de trabajo de 25 MPa (250 bar) requiere que se multipliquen las presiones (presión de ensayo, de autodeformación, de rotura, etc) por un factor de 1,25. Excepto cuando se ha ajustado la presión de esta forma, el cilindro debe estar diseñado da manera que sea adecuado para los siguientes límites de presión: a) Presiones que se establecerían a 20 MPa (200 bar) con temperaturas establecidas de 15 °C. b) El máximo no debe superar 26 MPa (260 bar), sin tener en cuenta las condiciones de llenado o la temperatura.

4.3

Diseño del número de ciclos de llenado

Los cilindros deben estar diseñados para ser llenados a una presión establecida de 20 MPa (200 bar) y a una temperatura establecida de 15 °C, hasta 1 000 veces por año de servicio.


4.4

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Rangos de temperatura

4.4.1 Temperatura del gas: El diseño de los cilindros debe ser adecuado para los siguientes límites de temperatura del gas: a) La temperatura establecida del gas en los cilindros, la cual puede variar entre -40 °C y +65 °C. b) Las temperaturas de gas que se desarrollan durante el llenado y la descarga, las cuales pueden estar fuera de los anteriores límites.

4.4.2 Temperaturas de los cilindros: El diseño de los cilindros debe ser adecuado para los siguientes límites de temperatura de los materiales: a) La temperatura de los materiales de los cilindros puede variar entre -40 °C y +82 °C. b) Las temperaturas superiores a +65 °C deben estar suficientemente localizadas o deben durar muy poco tiempo de manera que la temperatura en el cilindro de gas no supere nunca +65 °C, excepto en las condiciones especificadas en el apartado 4.4.1 b).

4.5

Composición del gas

4.5.1 Generalidades: Los cilindros deben estar diseñados para tolerar el llenado con gas natural que cumpla las especificaciones de gas natural seco especificado en el D.S. Nº 042-99-EM y sus respectivas modificaciones.

4.6

Superficies externas

No es necesario que los cilindros estén diseñados para exposición continua a los ataques mecánicos o químicos; por ejemplo: derrame de la carga que puedan transportar los vehículos o daños por abrasión severa debida a las condiciones de la carretera. Sin embargo, las superficies externas de los cilindros deben estar diseñadas para resistir la


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exposición eventual a los siguientes factores, de acuerdo con la instalación y con las indicaciones que vienen con el cilindro:

a)

Agua, bien sea por inmersión intermitente o por salpicadura de la carretera;

b) Sal, cuando el vehículo trabaja cerca del mar o cuando se usa sal para derretir el hielo; c)

La radiación ultravioleta de la luz solar;

d)

El impacto de gravilla;

e)

Los solventes, ácidos, álcalis y fertilizantes;

f) Los líquidos para automotores, incluyendo gasolina, líquidos hidráulicos, ácido de batería, glicol y aceites; g)

Los gases del tubo de escape.

5.

APROBACIÓN Y CERTIFICACIÓN

5.1

Inspección y ensayos

Es necesario evaluar la conformidad de acuerdo con las respectivas normas del país. Para verificar que los cilindros cumplen con esta NTP, se deben someter a la aprobación del diseño, de acuerdo con el apartado 5.2 y a la inspección y ensayo de acuerdo con los capítulos 6, 7, 8 ó 9, según corresponda a la fabricación. La Entidad Competente o la entidad que designe esta, será la facultada para inspeccionar (denominada de aquí en adelante "el inspector') y la que debe hacer la inspección. El inspector debe ser competente para inspeccionar los cilindros. Los procedimientos de ensayo se detallan en el Anexo A y Anexo B. El Anexo C incluye un ejemplo de los procedimientos aceptables para aprobación y certificación.


5.2

Procedimiento para aprobación de tipo

5.2.1

Generalidades: La aprobación de tipo consiste en dos partes:

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a) Aprobación del diseño, la cual comprende la presentación de información del fabricante al inspector, como se detalla en el apartado 5.2.2. b) Ensayos del prototipo, incluyendo los ensayos que se hacen con la supervisión del Inspector. Los ensayos del material del cilindro, su fabricación y examen deben demostrar que es adecuado para el servicio previsto al cumplir los requisitos del prototipo de ensayo especificados en los apartados 6.5, 7.5, 8.5 ó 9.5, según sea apropiado para el diseño del cilindro en particular. Los datos de los ensayos deben documentar las dimensiones, el espesor de las paredes y el peso de cada uno de los cilindros de ensayo.

5.2.2 Aprobación del diseño: El diseño de los cilindros debe ser aprobado por el inspector. El fabricante debe presentar al Inspector la siguiente información con una solicitud de aprobación. a)

Declaración de servicio, de acuerdo con el apartado 5.2.3;

b)

Datos del diseño, de acuerdo con el apartado 5.2.4;

c)

Datos de fabricación, de acuerdo con el apartado 5.2.5;

d)

Sistema de calidad, de acuerdo con el apartado 5.2.6;

e) Comportamiento de las fracturas y tamaño de defectos por ensayos no Destructivos (END), de acuerdo con el apartado 5.2.7; f) g)

Hoja de especificaciones, de acuerdo con el apartado 5.2.8; Datos adicionales de soporte, de acuerdo con el apartado 5.2.9.

5.2.3 Declaración de servicio: El propósito de esta declaración de servicio es servir de guía a los usuarios e instaladores de cilindros e informar al Inspector. La declaración de servicio debe incluir:


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a) Una declaración según la cual el diseño es adecuado para uso en las condiciones de servicio definidas en el capítulo 4, durante la vida de servicio del cilindro; b)

Una declaración de la vida de servicio;

c) Una especificación de los ensayos mínimos mientras esté en servicio o los requisitos de inspección, o ambos; d) Una especificación de los dispositivos de alivio de presión y aislamiento, si los hubiera; e) Una especificación de los métodos de soporte, revestimientos protectores y cualquier otro necesario pero no suministrado; f)

Una descripción del diseño del cilindro;

g) Cualquiera otra información e instrucciones necesarias para asegurar el uso seguro y la inspección del cilindro.

5.2.4

Datos de diseño

5.2.4.1

Planos: Los planos deben mostrar al menos lo siguiente:

a) Título, número de referencia, fecha de edición y números de revisión con las fechas de edición de las mismas, si es aplicable. b)

Referencia a esta NTP y el tipo de cilindro;

c) Todas las dimensiones completas con tolerancias, incluidos detalles de las formas de cierre en los extremos con espesores mínimos y aberturas; d) La masa de los cilindros, completa y con tolerancias; e) Las especificaciones completas de los materiales, incluidas las propiedades mecánicas y químicas mínimas o rangos de tolerancia y, para cilindros metálicos o cilindros internos metálicos, el rango de dureza especificado; f) Otros datos, tales como el rango de presiones de autodeformación, presión mínima de ensayo, detalles del sistema de protección contra incendios y de cualquier


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revestimiento protector externo.

5.2.4.2 Informe de análisis de esfuerzos: Se debe realizar un análisis de esfuerzos de elementos finitos u otro análisis de esfuerzos. Se debe presentar una tabla resumiendo el cálculo de los esfuerzos.

5.2.4.3 Datos de las propiedades de los materiales: Se debe suministrar una descripción detallada de los materiales y de las tolerancias de las propiedades de los materiales que se usan en el diseño. También se deben presentar los datos de los ensayos que caracterizan las propiedades mecánicas y la idoneidad de los materiales para servicio en las condiciones especificadas en el Capítulo 4. 5.2.4.4 Protección contra incendio: Se debe especificar los arreglos para el dispositivo de alivio de presión y el aislamiento, si lo hubiera, para proteger el cilindro contra la ruptura repentina al estar expuesto a las condiciones de incendio indicadas en el apartado A.15. Los datos de los ensayos deben demostrar la eficacia del sistema de protección contra incendios especificada. 5.2.5 Datos de fabricación: Se deben suministrar datos de todos los procesos de fabricación, ensayos no destructivos, ensayos de producción y ensayos de lotes. Se deben especificar las tolerancias de todos los procesos de producción, tales como el tratamiento térmico, el formado final, la relación de mezcla de resinas, la tensión de los filamentos y la velocidad para controlar el devanado a tensión, los tiempos y las temperaturas de curado y los procedimientos de autodeformación. Además, se debe especificar el acabado superficial, los detalles de la rosca, el criterio de aceptación de la inspección por ultrasonido (o su equivalente) y los tamaños máximos de lote para ensayos de lote.

5.2.6 Programa de control de calidad: El fabricante debe especificar los métodos y procedimientos, de acuerdo con un sistema de aseguramiento de la calidad aceptable para el Inspector, el cual debe cumplir las respectivas normas del país.


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5.2.7 Comportamiento de fracturas y tamaño de defectos por ensayo no destructivo (END): El fabricante debe especificar el tamaño máximo de los defectos por ensayo no destructivo, que asegure el comportamiento de las fracturas como "fuga antes de rotura" (LBB) y que evitarán que el cilindro falle durante su vida de servicio debido a la fatiga o a la falla del cilindro por rotura. Se debe establecer el tamaño máximo del defecto con un método adecuado para el diseño; el Anexo D contiene un ejemplo de un método adecuado.

5.2.8 Hoja de especificaciones: En una hoja de especificaciones se debe hacer un resumen de todos los documentos que contienen la información exigida en el apartado 5.2.2 para el diseño de cada cilindro. Se debe indicar el título, el número de referencia, la cantidad de revisiones y las fechas de la edición srcinal y de las versiones de cada documento. Todos los documentos deben estar firmados o con el visto bueno de quien los edita. 5.2.9 Datos adicionales de soporte: Se debe suministrar, cuando sea aplicable, datos adicionales en respaldo de la solicitud, como la historia de servicio del material propuesto para uso, o el uso de un diseño particular de cilindro en otras condiciones de servicio. 5.3

Certificado de aprobación tipo

Si los resultados de la aprobación del diseño, de acuerdo con el apartado 5.2 y los ensayos del prototipo, de acuerdo con los apartados 6.5, 7.5, 8.5 ó 9.5, según sean apropiadas para el diseño del cilindro en particular, son satisfactorios, el Inspector debe expedir un certificado de aprobación de ensayo de tipo. El Anexo E contiene una muestra del certificado de aprobación de tipo.


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6.

REQUISITOS DE LOS CILINDROS METÁLICOS TIPO GNV – 1

6.1

Generalidades

Esta NTP no suministra fórmulas de diseño ni indica los esfuerzos o deformaciones permisibles, pero requiere que el diseño sea satisfactorio, lo cual se debe establecer mediante cálculos adecuados y se debe demostrar con ensayos para mostrar que los cilindros son capaces de cumplir consistentemente los ensayos de materiales, calificación de diseño, ensayos de producción y lote, especificados en esta NTP. El diseño debe asegurar el modo de falla "fuga antes de rotura" (LBB) bajo la factible degradación de las partes bajo presión durante el servicio normal. Si la fuga del cilindro metálico ocurre, esto debe ser únicamente por el crecimiento de la grieta por fatiga.

6.2

Materiales

6.2.1 Requisitos generales: Los materiales que se usen deben ser adecuados para las condiciones de servicio especificadas en el Capítulo 4. El diseño no debe tener materiales incompatibles en contacto. 6.2.2

Control de la composición química

6.2.2.1 Acero: Los aceros deben ser aleados con aluminio o silicio, o ambos, y producidos predominantemente con la práctica de grano fino. La composición química de todos los aceros debe estar declarada y definida al menos por lo siguiente: a)

El contenido de carbón, manganeso, aluminio y silicio, en todos los casos;

b) El contenido de cromo, níquel, molibdeno, boro y vanadio y el de otros elementos de aleación adicionados intencionalmente.


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El contenido en masa de azufre y fósforo en el análisis de colada no debe superar los valores indicados en la Tabla 1.

TABLA 1 - Límites máximos de azufre y fósforo Resistencia a la tracción Azufre Fósforo Nivel de Azufre + fósforo

<950 MPa 0,020 % 0,020 % 0,030 %

950 MPa 0,010 % 0,020 % 0,025 %

≥

6.2.2.2 Aluminio: Se pueden usar aleaciones de aluminio para producir cilindros, siempre y cuando cumplan todos los requisitos de esta NTP y tengan un contenido máximo de plomo y bismuto no superior a 0,003 %. NOTA: Aluminum Association Inc. lleva una lista de aleaciones registradas, titulada "Registration Record of International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys".

6.3

Requisitos de diseño

6.3.1 Ensayo de presión: La presión de ensayo mínima que se use para la fabricación debe ser de 30 MPa (300 bar), (1,5 veces la presión de trabajo). 6.3.2 Presión de rotura: La presión mínima de rotura real no debe ser inferior a 45 MPa (450 bar). 6.3.3 Análisis de esfuerzos: Se deben calcular los esfuerzos en el cilindro a 20 MPa (200 bar), la presión de ensayo y presión de rotura de diseño. Los cálculos deben basarse en análisis adecuados para determinar la distribución de los esfuerzos con el fin de justificar el diseño del espesor mínimo de las paredes.

6.3.4 Tamaño máximo de los defectos: Se debe especificar el tamaño máximo de los defectos en cualquier sitio del cilindro metálico, de tal manera que el cilindro cumpla los requisitos de ciclos de presión y LBB.


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Se debe determinar el tamaño de los defectos permitidos para END con un método adecuado, por ejemplo: el descrito en el Anexo D.

6.3.5 Orificios para entrada o salida de gas natural: Las aperturas sólo están permitidas en las cabezas. La línea central de las aberturas debe coincidir con el eje longitudinal del cilindro. 6.3.6 Protección contra incendio: El diseño del cilindro debe prever que el mismo este protegido con dispositivos de alivio de presión. El cilindro, sus materiales, los dispositivos de alivio de presión (DAP) y cualquier aislamiento o material protector agregado, debe estar diseñado en conjunto para asegurar la seguridad adecuada durante condiciones de incendio, para el ensayo especificado en el apartado A.15. El fabricante puede especificar las ubicaciones alternas de los DAP para las instalaciones específicas en los vehículos, con el fin de optimizar las consideraciones de seguridad. Los dispositivos de alivio de presión deben estar aprobados de acuerdo con una norma aceptable para el inspector.

6.3.7 Accesorios: Cuando se use un anillo en el cuello o en el pie del cilindro, u otro accesorio de soporte, debe ser de material compatible con el del cilindro y debe estar fijado en forma segura. Está prohibida la aplicación de soldadura. 6.4

Fabricación y terminado

6.4.1 Sellado definitivo: Se debe examinar el espesor y el acabado superficial de cada cilindro antes de llevar a cabo las operaciones de formado definitivo. No se deben sellar los extremos de la base de los cilindros de aluminio con un proceso de formado. Los extremos de la base de los cilindros de acero que han sido cerrados con un proceso de formado se deben inspeccionar con END o equivalente. No se debe agregar metal en el proceso de cierre de los extremos.


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6.4.2 Tratamiento térmico: Después de formar el extremo de los cilindros, éstos se deberán tratar térmicamente para obtener el rango de dureza especificada en el diseño. No está permitido el tratamiento térmico localizado. 6.4.3 Rosca del cuello o gollete: Las roscas deben ser cortadas limpiamente, uniformes, sin discontinuidades en la superficie, estandarizadas y deben cumplir las normas aceptables para el Inspector. 6.4.4 Protección ambiental exterior: El exterior de los cilindros debe cumplir los requisitos del ensayo de ambiente ácido descrito en el apartado A.14. Se puede tener protección exterior usando cualquiera de los siguientes métodos: a) Un acabado superficial que ofrezca suficiente protección (por ejemplo metal rociado sobre el aluminio, anodizado); o b) Un recubrimiento protector (por ejemplo revestimiento orgánico, pintura); si el revestimiento exterior es parte del diseño, debe cumplir los requisitos del apartado A.9; c) Una cubierta impermeable a los químicos de la lista establecida en el apartado A.14. Cualquier revestimiento aplicado a los cilindros debe ser tal que durante el proceso de aplicación no afecte adversamente las propiedades mecánicas del cilindro. El revestimiento debe estar diseñado para facilitar la inspección posterior en servicio, y el fabricante debe suministrar pautas sobre el tratamiento del revestimiento, durante dicha inspección, para asegurar la continua integridad del cilindro. Se informa a los fabricantes que los ensayos de comportamiento ambiental con los cuales se evalúa la idoneidad de los sistemas de revestimiento se encuentran en el Anexo F.

6.5

Procedimiento para ensayos de prototipos

6.5.1 Requisitos generales: Se deben realizar ensayos de prototipo de cada nuevo diseño, en cilindros terminados, los cuales son representativos de producciones normales y completas con sus marcas de identificación. Se deben seleccionar los cilindros de ensayo y


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se deben desarrollar los ensayos de prototipo detallados en el apartado 6.5.2, en presencia del Inspector. Si se someten a ensayo más cilindros de los que requiere esta NTP, se deben documentar todos los resultados.

6.5.2

Ensayos de prototipo

6.5.2.1 Ensayos requeridos: En el proceso de aprobación de tipo, el inspector debe seleccionar los cilindros necesarios para los ensayos y presenciar los siguientes: Los ensayos especificados en los apartados 6.5.2.2 ó 6.5.2.3 (ensayos de materiales) con 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 6.5.2.4 (ensayo de rotura por presión hidrostática) con 3 cilindros; El ensayo especificado en el apartado 6.5.2.5 (ensayo de ciclado a presión a temperatura ambiente) con 2 cilindros; -

El ensayo especificado en el apartado 6.5.2.6 (ensayo LBB) con 3 cilindros;

El ensayo especificado en el apartado 6.5.2.7 (ensayo de fuego) con 1 o 2 cilindros según sea apropiado; El ensayo especificado en el apartado 6.5.2.8 (Ensayo de penetración) con 1 cilindro.

6.5.2.2 Ensayos de materiales para cilindros de acero: Se deben realizar ensayos de materiales a los cilindros de acero, de la siguiente manera: a)

Ensayo de resistencia a la tracción: Se deben determinar en el cilindro

terminado las ypropiedades materiales del acero de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1, debe cumplir los requisitos allí indicados. b) Ensayo de impacto: Se deben determinar en el cilindro terminado las propiedades al impacto del acero de acuerdo con lo establecido en el apartadoA.2, y debe cumplir los requisitos allí indicados.


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c) Ensayo de resistencia al agrietamiento por esfuerzos de sulfuro: Si el límite superior de la resistencia a la tracción especificada para el acero es superior a 950 MPa, se debe someter el acero del cilindro terminado a un ensayo de resistencia al agrietamiento por esfuerzos de sulfuro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.3, y debe cumplir los requisitos allí indicados.

6.5.2.3 Ensayo de materiales para cilindros de aleación de aluminio: Se deben realizar ensayos de materiales a los cilindros de aleación de aluminio, de la siguiente manera: a) Ensayo de resistencia a la tracción: Se deben determinar en el cilindro terminado las propiedades materiales de la aleación de aluminio de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1 y debe cumplir los requisitos allí indicados. b) Ensayos de corrosión: Las aleaciones de aluminio deben cumplir los requisitos de los ensayos de corrosión, realizados de acuerdo con lo establecido en el apartado A.4. c) Ensayo de resistencia al agrietamiento por carga sostenida: Las aleaciones de aluminio deben cumplir los requisitos de los ensayos de resistencia al agrietamiento por carga sostenida de acuerdo con lo establecido en el apartado A.5.

6.5.2.4 Ensayo de rotura por presión hidrostática: Tres cilindros representativos se deben presurizar hidrostáticamente hasta que fallen, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12. Las presiones a las cuales se rompan los cilindros deben superar la presión mínima de rotura, calculada de acuerdo con el análisis de esfuerzos del diseño, la cual debe ser de 45 MPa (450 bar) como mínimo. 6.5.2.5 Ensayo de ciclos de presión a temperatura ambiente: Se deben ciclar dos cilindros a presión, a temperatura ambiente, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.13 hasta que fallen, o hasta un mínimo de 45 000 ciclos. Los cilindros no deben fallar antes de alcanzar vida de servicio, especificada en años, multiplicada por 1de000 ciclos. Los cilindros quela superen los 1 000 ciclos multiplicados por la vida servicio, especificada en años, deben fallar por fugas y no por ruptura. Los cilindros que no fallen a los 45 000 ciclos se deben destruir, bien sea continuando con los ciclos o presurizándolos hidrostáticamente hasta que se rompan. Se debe registrar el número de ciclos hasta la falla y la ubicación de la iniciación de la falla.


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6.5.2.6 Ensayo de fuga antes de rotura (LBB): Se debe realizar el ensayo LBB de acuerdo con lo establecido en el apartado A.6, y debe cumplir los requisitos allí indicados.

6.5.2.7 Ensayo de fuego: Se debe ensayar uno o dos cilindros, según sea apropiado, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.15, y deben cumplir los requisitos allí indicados. 6.5.2.8 Ensayo de penetración: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.16, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 6.5.3 Cambio de diseño: Un cambio de diseño es cualquier cambio en la selección de los materiales estructurales o de las dimensiones no atribuibles a las tolerancias normales de fabricación. Se debe permitir la calificación de los cambios menores de diseño mediante un programa reducido de ensayos. Los cambios de diseño especificados en la Tabla 2 sólo deben requerir que se ensaye el prototipo, de acuerdo con lo establecido en la tabla.

TABLA 2 - Cambio de diseño para cilindros Tipo GNV-1

Cambio de diseño

Rotura Hidrostática

Ciclado de presión a temperatura ambiente

LBB

Fuego

Apartado A.12 A.13 A.6 A.15 Material del cilindro metálico X X X X Cambio de diámetro 20% X X Cambio de diámetro >20% X X X X a Cambio de longitud 50% X X X Cambio de longitud > 50% X X Xa Cambio de presión de trabajo X 20% b X Forma del domo X X Tamaño de la abertura X X Cambio del proceso de fabricación X X Dispositivo de alivio de presión X a sólo se requiere el ensayo cuando la longitud aumenta b sólo cuando el espesor cambia proporcionalmente al cambio de diámetro y/o presión

6.6

Ensayos de lote

Penetración

A.16 X X -


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6.6.1 Requisitos generales: Se deben realizar los ensayos de lote con cilindros terminados, representativos de la producción normal y que estén completos con sus marcas de identificación. Los cilindros necesarios para los ensayos se deben seleccionar de manera aleatoria en cada lote. Si se ensayan más cilindros de los que requiere esta NTP se deben documentar todos los resultados. También se pueden usar muestras testigo, tratadas térmicamente y representativas de los cilindros terminados. No es necesario que a los cilindros calificados de acuerdo con la normas ISO 9809-1, ISO 9809-2, ISO 9809-3 ó ISO 7866 se les realice el ensayo periódico de ciclos a presión, siempre y cuando durante los ensayos para aprobación de tipo los cilindros soporten los ciclos a presión sin fallar durante no menos de 15 000 ciclos a no menos de 20 bares y a no más de 300 bares (de acuerdo con el procedimiento de ensayo establecido en el apartado A.6), o durante un mínimo de 30 000 ciclos a una presión entre 2 MPa (20 bar) y 26 MPa (260 bar), (de acuerdo con el procedimiento de ensayo establecido en el apartado A.13).

6.6.2

Programa de ensayos

6.6.2.1

Se deben realizar los siguientes ensayos a cada lote de cilindros:

a)

A un cilindro: Un ensayo de rotura por presión hidrostática de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12

b) A un cilindro adicional, o a una muestra testigo, tratada térmicamente y representativa de un cilindro terminado: Una verificación de las dimensiones críticas comparadas con el diseño (véase el apartado 5.2.4.1) Un ensayo de resistencia a la tracción de acuerdo con el apartado A.1; los resultados del ensayo deben satisfacer los requisitos del diseño (véase el apartado 5.2.4.1). Para cilindros de acero, tres ensayos de impacto de acuerdo con lo establecido en el apartado A.2; los resultados del ensayo deben satisfacer los requisitos del diseño especificados en el apartado A.2


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Cuando un revestimiento protector sea parte del diseño, se debe realizar un ensayo de lote de recubrimiento de acuerdo con lo establecido en el apartado A.24. Cuando el revestimiento no cumpla los requisitos del apartado A.24, se debe inspeccionar el 100 % del lote para retirar los cilindros que tengan el mismo revestimiento defectuoso. Se puede retirar el revestimiento de todos los cilindros defectuosos y se puede volver a aplicar el revestimiento. En este caso se debe repetir el ensayo de revestimiento del lote. Todos los cilindros representados en un ensayo de lote, los cuales no cumplan los requisitos, deben someterse a los procedimientos especificados en el apartado 6.9. 6.6.2.2 Adicionalmente, se debe realizar un ensayo periódico de ciclos a presión a los cilindros terminados, de acuerdo con lo establecido en el apartado Al3, con una frecuencia de ensayo definida de la siguiente manera: a) Inicialmente, un cilindro de cada lote se ciclará a presión un total de 1 000 veces la vida de servicio especificada en años, con un mínimo de 15 000 ciclos. b) Si en 10 lotes continuos de producción de una familia de diseño (es decir, materiales y procesos similares dentro de la definición de un cambio menor, véase el apartado 6.5.3) ninguno de los cilindros ciclados a presión, como se indica en el punto (a) anterior, presenta fugas o rotura en menos de 1 500 ciclos multiplicados por la vida especificada en años (22 500 ciclos como mínimo), entonces el ensayo de ciclo de presión se puede reducir a un cilindro de cada 5 lotes de producción; c) Si en 10 lotes continuos de producción de una familia de diseño, ninguno de los cilindros ciclados a presión, como se indica en el punto (a) anterior, presenta fugas o rotura en menos de 2 000 ciclos multiplicados por la vida especificada en años (30 000 ciclos como mínimo), entonces el ensayo de ciclo de presión se puede reducir a un cilindro de cada 10 lotes de producción; d) Si debe han transcurrido másdedeciclado 3 meses desde el último ensayo de ciclado presión, se hacer un ensayo a presión a un cilindro del siguiente lotea de producción, para mantener la frecuencia reducida de ensayos de lote indicada en los puntos (b) o (c) anteriores. e) Si un cilindro durante cualquier ensayo de ciclado a presión, a frecuencia reducida, indicada en los puntos (b) o (c), anteriores, no alcanza la cantidad necesaria de ciclos a presión (22 500 ó 30 000 ciclos a presión, respectivamente como


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mínimo), es necesario repetir el ensayo de ciclado a presión del lote indicada en el punto (a) con no menos de 10 lotes de producción para volver a la frecuencia reducida de ensayos de ciclado a presión descritas en los puntos (b) o (c) anteriores. Si alguno de los cilindros mencionados en los puntos (a), (b) o (c) anteriores, no cumple los requisitos mínimos de ciclos de vida de 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (15 000 ciclos como mínimo) se debe determinar y corregir la causa de la falla, aplicando los procedimientos indicados en el apartado 6.9. Se debe repetir, entonces, el ensayo de ciclado a presión con tres cilindros adicionales de ese lote. Si cualquiera de los tres cilindros adicionales no cumple el requisito mínimo de 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años, se debe rechazar el lote.

6.7

Ensayos a todos los cilindros

Se deber realizar inspecciones a la producción y ensayos a todos los cilindros producidos en un lote. Si deben realizar ensayos no destructivos de acuerdo con una norma aceptable para el inspector. Cada cilindro se debe examinar durante la producción y una vez terminado, de la siguiente manera: a) Con END de acuerdo con el Anexo B, o un método equivalente y probado, para verificar que el tamaño máximo de un defecto no supere el tamaño especificado en el diseño, determinado de acuerdo con el apartado 6.4.3. El método END debe poder detectar el tamaño máximo de defecto permitido. b)

Verificar que las dimensiones y la masa crítica de los cilindros terminados

están dentro de las tolerancias de diseño; c) Verificar el cumplimiento del acabado superficial especificado, prestando especial atención a estampados profundos y pliegues o traslapos en el cuello o el hombro de cierres o aberturas forjadas o centrifugadas; d)

Verificar las marcas;


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e) Mediante ensayos de dureza de los cilindros tratados térmicamente, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.8, en cuyo caso los valores determinados deben estar dentro del rango especificado en el diseño: f) Mediante ensayo hidráulico de los cilindros terminados, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.11. Si se escoge la opción 1, el fabricante debe establecer el límite adecuado de expansión volumétrica permanente para la presión de ensayo utilizada, pero en ningún caso debe la expansión permanente superar el 10 % de la expansión volumétrica total medida con la ensayo de presión.

6.8

Certificado de aceptación de lote

Si los resultados de los ensayos de un lote, de acuerdo con lo establecido en los apartados 6.6 y 6.7, son satisfactorios, el fabricante y el Inspector deben firmar un certificado de aceptación. El Anexo E contiene un ejemplo de certificado de aceptación (mencionado como un “Informe de Fabricación y Certificado de conformidad”).

6.9

Falla en cumplir los requisitos del ensayo

En caso de que no se cumplan con los requisitos del ensayo, se deben realizar un reensayo o nuevo tratamiento térmico y reensayo de la siguiente manera, a satisfacción del Inspector: a) Si al realizar un ensayo hay evidencia de falla, o un error de medida, se debe realizar un ensayo adicional; si el resultado es satisfactorio, se debe ignorar el primer ensayo; b) Si el ensayo se ha realizado de forma satisfactoria, se debe identificar la causa de la falla del ensayo. 1) Si se considera que la falla se debe al tratamiento térmico aplicado, el fabricante puede someter todos los cilindros afectados por la falla a un nuevo tratamiento térmico; es decir, si la falla se presenta durante un ensayo que represente el prototipo o los cilindros de un lote, la falla del ensayo debe requerir que todos los cilindros implicados reciban nuevo tratamiento térmico antes de hacer


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nuevamente el ensayo; sin embargo, si la falla ocurre esporádicamente en un ensayo realizado a cada cilindro, entonces sólo los cilindros que fallaron el ensayo se deben someter a un nuevo tratamiento térmico y a un nuevo ensayo. -

Siempre que los cilindros se vuelvan a tratar térmicamente se debe mantener el espesor mínimo de pared garantizado. -

Sólo se deben realizar nuevamente los respectivos ensayos del prototipo o del lote para demostrar la aceptabilidad del nuevo lote. Si uno o varios ensayos demuestran ser parcialmente insatisfactorios, se deben rechazar todos los cilindros del lote. 2) Si la falla se debe a causas distintas del tratamiento térmico aplicado, se deben rechazar o reparar todos los cilindros defectuosos con un método aprobado. Si los cilindros reparados pasan el ensayo o ensayos requeridos por la reparación, estos nuevamente deben ser incorporados como parte del lote srcinal.

7. REQUISITOS PARA LOS CILINDROS CON RECUBRIMIENTO CIRCUNFERENCIAL TIPO GNV- 2 7.1

Generalidades

Esta Norma Técnica Peruana no suministra fórmulas de diseño ni indica los esfuerzos o deformaciones permisibles, pero requiere que el diseño sea satisfactorio, lo cual se debe establecer mediante cálculos adecuados y se debe demostrar que los cilindros son capaces de cumplir consistentemente los ensayos de materiales, calificación de diseño, ensayos de producción y lote, especificados en esta NTP. Durante la presurización, este tipo de diseño de cilindro presenta un comportamiento durante el cual los desplazamientos del recubrimiento compuesto y el cilindro interno metálico se sobreponen linealmente. Debido a las diferentes técnicas de fabricación, esta NTP no proporciona un método de diseño definido. El diseño debe asegurar el modo de falla "fuga antes de rotura" bajo la factible degradación de las partes bajo presión durante el servicio normal. Si la fuga del cilindro metálico ocurre, esto debe ser únicamente por el crecimiento de la grieta por fatiga.


7.2

Materiales

7.2.1

Requisitos generales

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Los materiales que se usen deben ser adecuados para las condiciones de servicio especificadas en el Capítulo 4. El diseño debe asegurar que no haya materiales incompatibles en contacto.

7.2.2

Controles de la composición química

7.2.2.1 Acero: Los aceros deben ser aleados con aluminio y/o silicio y producidos predominantemente con la práctica de grano fino. Se debe declarar la composición química de todos los aceros y se debe definir al menos por lo siguiente: a)

El contenido de carbón, manganeso, aluminio y silicio en todos los casos;

b) El contenido de cromo, níquel, molibdeno, boro y vanadio y el de otros elementos de aleación adicionados intencionalmente. El contenido de azufre y fósforo en el análisis de colada no debe superar los valores indicados en la Tabla 3.

TABLA 3 - Límites máximos de azufre y fósforo Resistencia a la tracción azufre Nivel de fósforo azufre + fósforo

< 950 MPa ≥ 950 MPa 0,020 % 0,010 % 0,020 % 0,020 % 0,030 % 0,025 %

7.2.2.2 Aluminio: Se pueden usar aleaciones de aluminio para producir cilindros, siempre y cuando cumplan todos los requisitos de esta NTP y tengan un contenido máximo de plomo y bismuto no superior a 0,003 %.


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NOTA: La Aluminum Association Inc. tiene una lista de aleaciones registradas titulada Registration Record of International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminium Alloys.

7.2.3

Materiales compuestos

7.2.3.1 Resinas: El material para impregnar puede ser de resina termoestable o termoplástica. Los ejemplos de materiales adecuados para la matriz son epóxico, epóxico modificado, plásticos de poliéster y viniléster termoestables; y además material termoplástico de polietileno y poliamida. La temperatura de transición vítrea de la resina se debe determinar de acuerdo con la norma ASTM D3418.

7.2.3.2 Fibras: Los tipos de material de filamentos para refuerzo estructural deben ser fibra de vidrio, fibra aramida o fibra de carbono. Si se usa fibra de carbono como refuerzo, el diseño debe incorporar la forma de evitar la corrosión galvánica de los componentes metálicos del cilindro. El fabricante debe mantener en el archivo las especificaciones publicadas para los materiales compuestos, las recomendaciones del fabricante para el almacenamiento, condiciones y vida en estantería y la certificación del fabricante del material, en el sentido de que cada despacho cumple los requisitos especificados. El fabricante de la fibra debe certificar que las propiedades del material de la fibra cumplen las especificaciones del fabricante del producto.

7.3


7.3.1 Presión de ensayo: La mínima presión de ensayo utilizada durante la fabricación debe ser de 30 MPa (300 bar), (1,5 veces la presión de trabajo). 7.3.2 Presión de rotura y relación de los esfuerzos en la fibra: El cilindro interno metálico debe tener una presión de rotura real mínima de 26 MPa (260 bar). La presión mínima de rotura real no debe ser menor a los valores indicados en la Tabla 4. El diseño del recubrimiento compuesto se debe hacer de manera que sea muy confiable en


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condiciones de carga sostenida y carga cíclica. Esta confianza se debe alcanzar cumpliendo o superando los valores de la relación de esfuerzo del material de refuerzo, indicados en la Tabla 4. La relación de esfuerzos se define como el esfuerzo en la fibra a una presión mínima de rotura especifica, dividida por el esfuerzo en la fibra a la presión de trabajo. La relación de rotura se define como la presión de rotura real del cilindro, dividida por la presión de trabajo. Los cálculos de la relación de esfuerzos deben incluir: a) Un método de análisis con capacidad para materiales no lineales (programa de computador para fines especiales o el programa de análisis de elementos finitos); b) Modelación correcta de la curva de esfuerzo - deformación elástica-plástica del material del cilindro interno conocido; c) Modelación correcta de las propiedades mecánicas de los materiales compuestos; d) Cálculos de la presión de autodeformación, presión cero después de la autodeformación, presión de trabajo y presión mínima de rotura. e)

Tener en cuenta el preesfuerzo por la tensión de devanado;

f) La presión mínima de rotura, escogida de tal manera que el esfuerzo calculado a la presión mínima de rotura, dividida por el esfuerzo calculado a la presión de trabajo cumpla los requisitos de la relación de esfuerzos para la fibra que se usa; g) Al analizar los cilindros que tengan refuerzos híbridos (dos o más fibras diferentes), tener en cuenta la carga compartida entre las distintas fibras, de acuerdo con los distintos módulos elásticos de las fibras. Los requisitos de las relaciones de esfuerzo para cada tipo de fibra individual deben estar de acuerdo con los valores indicados en la Tabla 4. Se pueden verificar las relaciones de esfuerzo con medidores de deformación. En el Anexo G se describe uno de los métodos aceptables.

TABLA 4 - Valores de rotura reales mínimos y relaciones de esfuerzo para cilindros Tipo GNV-2


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Clase de Fibra Vidrio Aramida Carbono Híbrido

Proporción tensión 2,75 2,35 2,35 b

de Presión de rotura, bar 500a 470 470

a

Presión mínima real de rotura. Además, se debe calcular de acuerdo con el apartado 7.2.3 para confirmar que también se cumplen los requisitos mínimos de relación de esfuerzos.

b

Las relaciones de esfuerzo y las presiones de rotura se deben calcular de acuerdo con lo establecido en el apartado 7.3.2.

7.3.3 Análisis de esfuerzos: Los esfuerzos en el compuesto y en el cilindro después del preesfuerzo se deben calcular a 0 MPa (0 bar), 20 MPa (200 bar), presión de ensayo y presión de rotura de diseño. Para el cálculo se deben usar técnicas adecuadas de análisis, teniendo en cuenta el comportamiento del material no lineal del cilindro interno al establecer las distribuciones de esfuerzo. En los diseños que usan la autodeformación para prever preesfuerzos, se deben calcular y especificar los límites dentro de los cuales la presión de autodeformación debe fallar. Para diseños que usan tensión controlada de devanado para suministrar preesfuerzos, se deben calcular la temperatura a la cual se hace, la tensión requerida para cada capa de material compuesto y el consecuente preesfuerzo en el cilindro interno.

7.3.4 Tamaño máximo de los defectos: Se debe especificar el tamaño máximo de los defectos en cualquier sitio del cilindro metálico, de tal manera que el cilindro cumpla los requisitos de ciclos de presión y LBB. El método de END debe poder detectar el tamaño máximo permitido para un defecto.

Se debe determinar el eltamaño defectos adecuado, por ejemplo, descritodeenlos el Anexo D. permitidos para END con un método

7.3.5 Aberturas: Las aberturas sólo están permitidas en las cabezas. La línea central de las aberturas debe coincidir con el eje longitudinal del cilindro. 7.3.6 Protección contra incendio: El diseño del cilindro debe estar protegido con dispositivos de alivio de presión. El cilindro, sus materiales, los dispositivos de alivio de


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presión (DAP) y cualquier aislamiento o material protector agregado, debe estar diseñado en conjunto para asegurar la seguridad adecuada durante condiciones de incendio, para el ensayo especificado en el apartado A.15. El fabricante puede especificar las ubicaciones alternas de los DAP para las instalaciones específicas en los vehículos, con el fin de optimizar las consideraciones de seguridad. Los dispositivos de alivio de presión deben estar aprobados de acuerdo con una norma aceptable para el inspector.

7.4

Fabricación y acabado

7.4.1 Generalidades: El cilindro compuesto debe estar fabricado con cilindro interno con un recubrimiento devanado con filamentos continuos. Las operaciones de devanado de la fibra se deben controlar por computador o mecánicamente. Las fibras se deben aplicar bajo tensión controlada durante el devanado. Una vez terminado el devanado, las resinas termoestables se deben curar mediante calentamiento, con un perfil de temperatura-tiempo predeterminado y controlado. 7.4.2 Cilindro interno: La fabricación de un cilindro interno metálico debe cumplir los requisitos establecidos en los apartados 7.2, 7.3.2 y bien sea 7.5.2.2 ó 7.5.2.3 de acuerdo al tipo adecuado de fabricación del cilindro interno. 7.4.3 Rosca del cuello o gollete: Las roscas deben ser cortadas limpiamente, uniformes, sin discontinuidades en la superficie, estandarizadas y deben cumplir las normas aceptables para el Inspector. 7.4.4

Recubrimiento

cilindrossesedebe deben fabricar por de una 7.4.4.1 Devanado de laDurante fibra: Los técnica de devanado de fibra. el devanado monitorear que medio las variables significativas estén dentro de las tolerancias especificadas y se documenten en un registro del devanado. Estas variables pueden incluir pero no se limitan a: a)

Tipo de fibra, incluyendo el tamaño;


b)

Forma de impregnarla;

c)

Tensión del devanado;

d)

Velocidad del devanado;

e)

Cantidad de vueltas;

f)

Ancho de la banda;

g)

Tipo y composición de la resina;

h)

Temperatura de la resina;

i)

Temperatura del cilindro interno;

j)

Ángulo del devanado.

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7.4.4.2.7 Curado de l as resinas termoestables: Si se usa una resina termoestable, la resina debe ser curada después del devanado del filamento. Durante el curado, el ciclo del curado (es decir, la historia tiempo-temperatura) se debe documentar. El máximo tiempo de curado y la temperatura para los cilindros con cilindros internos de aleaciones de aluminio deben estar por debajo del tiempo y la temperatura que afecten adversamente las propiedades del metal.

7.4.4.3 Autodeformación: Si se usa la autodeformación, se debe realizar antes el ensayo de presión hidrostática. La presión de autodeformación debe estar dentro de los límites especificados en el apartado 7.3.3 y el fabricante debe determinar el método para verificar la presión adecuada.

El exterior de los cilindros cumplir 7.4.5 Protección ambiental los requisitos del ensayo de ambiente exterior: ácido descrito en el apartado A.14. Sedebe puede tener protección exterior usando cualquiera de los siguientes métodos: a) Un acabado superficial que ofrezca suficiente protección (por ejemplo: metal rociado sobre el aluminio, anodizado); o


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b) El uso de una fibra adecuada y material de la matriz (por ejemplo: fibra de carbono en resina); o c) Un recubrimiento protector (por ejemplo: revestimiento orgánico, pintura); si el revestimiento exterior es parte del diseño, debe cumplir los requisitos del apartado A.9; d) Una cubierta impermeable a los químicos de la lista establecida en el apartado A.14. Cualquier revestimiento aplicado a los cilindros debe ser tal que durante el proceso de aplicación no afecte adversamente las propiedades mecánicas del cilindro. El revestimiento debe estar diseñado para facilitar la inspección posterior en servicio, y el fabricante debe suministrar pautas sobre el tratamiento del revestimiento, durante dicha inspección, para asegurar la continua integridad del cilindro. Se informa a los fabricantes que el Anexo F contiene un ensayo de comportamiento ambiental para evaluar la idoneidad de los sistemas de recubrimiento.

7.5

Procedimiento para ensayo de prototipos

7.5.1 Requisitos generales: Se deben realizar ensayos de prototipo de cada nuevo diseño, con cilindros terminados, representativos de la producción normal, completos con sus marcas de identificación. Se deben seleccionar los cilindros de ensayo o los cilindros internos de ensayo y se deben desarrollar los ensayos de prototipo detallados en el apartado 7.5.2, en presencia del Inspector. Si se someten a ensayo más cilindros o cilindros internos de los que requiere esta NTP, se deben documentar todos los resultados.

7.5.2


7.5.2.1 Ensayos requeridos: Durante el proceso de aprobación de tipo, el inspector debe seleccionar los cilindros o los cilindros internos necesarios para los ensayos y debe presenciar los siguientes:


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Los ensayos especificados en los apartados 7.5.2.2 ó 7.5.2.3 (ensayos de materiales), según sea apropiado, para 1 cilindro interno; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.4 (ensayo de rotura a presión hidrostática) en un cilindro interno y 3 cilindros; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.5 (ensayo de ciclado a temperatura ambiente) en 2 cilindros; -

El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.6 (ensayo LBB) en 3 cilindros;

El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.7 (ensayo de fuego) en 1 o 2 cilindros, según sea aplicable; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.8 (ensayo de penetración) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.9 (ensayo de ambiente ácido) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.10 (ensayo de tolerancia al corte) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.11 (ensayo de cedencia gradual a alta temperatura), según sea aplicable, en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.12 (ensayo de ruptura al esfuerzo acelerado) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.13 (ensayo de ciclado a presión a temperatura extrema) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 7.5.2.14 (ensayo de resistencia al corte de la resina) en 1 muestra de ensayo representativa del recubrimiento compuesto. Se deben 7.5.2.2 Ensayos de materiales de los internos cilindrosde internos acero: manera: realizar los ensayos de materiales a los cilindros acero de ladesiguiente a) Ensayo de resistencia a la tracción: Se deben determinar en el cilindro interno terminado las propiedades materiales del acero de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1 y debe cumplir los requisitos allí indicados.


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b) Ensayo de impacto: Se deben determinar en el cilindro interno terminado las propiedades al impacto del acero de acuerdo con lo establecido en el apartado A.2 y debe cumplir los requisitos allí indicados. c)

Ensayo de resistencia al agrietamiento por esfuerzos de sulfuro

Si el límite superior de la resistencia a la tracción especificada para el acero es superior a 950 MPa, se debe someter el acero del cilindro terminado a un ensayo de resistencia al agrietamiento por esfuerzos de sulfuro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.3 y debe cumplir los requisitos allí indicados.

7.5.2.3 Ensayos de materiales de los cilindros internos de aleación de aluminio: Se deben realizar ensayos de materiales a los cilindros internos de aleación de aluminio, de la siguiente manera: a) Ensayo de resistencia a la tracción: Se deben determinar en el cilindro terminado las propiedades materiales de la aleación de aluminio de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1 y debe cumplir los requisitos allí indicados. b) Ensayos de corrosión: Las aleaciones de aluminio deben cumplir los requisitos de los ensayos de corrosión, realizados de acuerdo con lo establecido en el apartado A.4. c) Ensayo de resistencia al agrietamiento por carga sostenida: Las aleaciones de aluminio deben cumplir los requisitos de los ensayos de resistencia al agrietamiento por carga sostenida de acuerdo con lo establecido en el apartado A.5.

7.5.2.4

Ensayo de rotura por presión hidrostática

a) Se debe presurizar hidrostáticamente un cilindro interno hasta que falle de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12. La presión de rotura debe ser superior a la presión mínima de rotura especificada en el diseño del cilindro interno.


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b) Se deben presurizar hidrostáticamente tres cilindros hasta que fallen, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12. Las presiones de rotura de los cilindros deben superar la presión de rotura mínima especificada, calculada del análisis de esfuerzos para el diseño, de acuerdo con la Tabla 4 y no deben, en ningún caso, ser inferiores al valor necesario para satisfacer los requisitos de las relaciones de esfuerzo especificados en el apartado 7.3.2.

7.5.2.5 Ensayo de ciclado a presión a temperatura ambiente: Se deben ciclar dos cilindros a presión, a temperatura ambiente, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.13 hasta que fallen, o hasta un mínimo de 45 000 ciclos. Los cilindros no deben fallar antes de alcanzar la vida de servicio, especificada en años, multiplicada por 1 000 ciclos. Los cilindros que superen los 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio, especificada en años, deben fallar por fugas y no por ruptura. Los cilindros que no fallen a los 45 000 ciclos se deben destruir, bien sea continuando con los ciclos o presurizándolos hidrostáticamente hasta que se rompan. Los cilindros que superen 45 000 ciclos pueden fallar por ruptura. Se debe registrar el número de ciclos hasta la falla y la ubicación de la iniciación de la falla. 7.5.2.6 Ensayo de fuga antes de rotura (LBB): Se debe realizar el ensayo LBB de acuerdo con lo establecido en el apartado A.6, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 7.5.2.7 Ensayo de fuego: Se deben ensayar uno o dos cilindros, según sea apropiado, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.15, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 7.5.2.8 Ensayo de penetración: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.16, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 7.5.2.9 Ensayo de ambiente ácido: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.14, y debe cumplir los requisitos allí indicados. Un ensayo ambiental opcional está incluido en el Anexo F.

7.5.2.10 Ensayo de tolerancia al corte: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.17, y debe cumplir los requisitos allí indicados.


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7.5.2.11 Ensayo de cedencia gradual a alta temperatura: Si, según el diseño, la temperatura de transición vítrea de la resina no supera 102 °C, se debe ensayar un cilindro, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.18, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 7.5.2.12 Ensayo de ruptura por esfuerzo acelerada: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.19, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 7.5.2.13 Ensayo de ciclado a presión a temperatura extrema: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.7, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 7.5.2.14 Ensayo de resistencia de la resina al corte: Se deben ensayar los materiales de la resina de acuerdo con lo establecido en el apartado A.26, y deben cumplir los requisitos allí indicados. 7.5.3 Cambio de diseño: Un cambio de diseño es cualquier cambio en la selección de los materiales estructurales o cambios dimensiónales no atribuibles a las tolerancias normales de fabricación. Se deben permitir la calificación de los cambios menores de diseño con un programa de ensayos reducido. Los cambios de diseño especificados en la Tabla 5 sólo requieren los ensayos del prototipo, tal como se especifica en dicha tabla.

TABLA 5 - Cambio de diseño de los cili ndros Tipo GNV – 2 Clase de ensayo Cambio de diseño

Ciclado a Rotura Presión a hidrostática Temperatura Ambiente

Fuego Penetración Ambiental

Apartado

Cedencia Esfuerzo Tolerancia gradual a alta de al corte temperatura ruptura


A.12 Fabricante fibra X Material del cilindro interno X metálico Material de fibra X Material de resina Cambio de diámetro ≤20 % Cambio de diámetro > 20 % Cambio de longitud ≤50 % Cambio de longitud > 50 % Cambio de presión de trabajo ≤20 % b Forma del domo Tamaño abertura

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A.13 X

A.15 -

A.16 -

X

X

X

X

X

X

-

-

-

X

X

X

X

X

-

A.17 -

A.18 X

A.19 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

-

-

-

-

-

-

X

X

-

X

-

-

Xa

X

X

X

X

X

X X

Cambio de revestimiento Cambio del proceso de X fabricación Dispositivo de alivio de presión

a

A.14 X

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

X

-

-

-

-

-

-

X

-

-

-

-

-

-

-

-

X

-

-

-

X

-

-

-

-

-

-

-

X

-

-

-

-

-

a Sólo se requiere el ensayo cuando aumenta la longitud b Sólo cuando el espesor cambia proporcionalmente al cambio de diámetro o presión, o ambos.

7.6

Ensayos de lote

7.6.1 Requisitos generales: Se deben realizar los ensayos de lote con cilindros terminados, representativos de la producción normal y que estén completos con sus marcas de identificación. Los cilindros y cilindros internos necesarios para los ensayos se deben seleccionar de manera aleatoria en cada lote. Si se ensayan más cilindros de los que requiere esta NTP se deben documentar todos los resultados. Cuando se detecten defectos


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en un recubrimiento exterior antes de cualquier ensayo de autodeformación o de presión hidrostática, se puede retirar y reemplazar la totalidad del recubrimiento exterior.

7.6.2

Ensayos requeridos

7.6.2.1

Se deben realizar al menos los siguientes ensayos a cada lote de cilindros:

a)

A un cilindro:

Un ensayo de rotura a presión hidrostática de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12 Si la presión de rotura es inferior a la presión mínima de rotura calculada, se deben aplicar los procedimientos especificados en el apartado 7.9. b) A un cilindro, o a un cilindro interno adicional, o a una muestra testigo tratada térmicamente de un cilindro acabado: Verificación de las dimensiones críticas en comparación con el diseño (véase el apartado 5.2.4.1); Un ensayo de resistencia a la tracción de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1; los resultados del ensayo deben satisfacer los requisitos del diseño (véase el apartado 5.2.4.1); Para cilindros internos de acero, tres ensayos de impacto de acuerdo con lo establecido en el apartado A.2; los resultados del ensayo deben satisfacer los requisitos especificados en la apartado A2; -

Cuando el revestimiento protector es parte del diseño, se debe realizar un

ensayo de lote de revestimientos de acuerdo lo establecido en el apartado A.24. Cuando el los revestimiento no cumpla los con requisitos del apartado A.24, se debe inspeccionar el 100 % del lote para retirar los cilindros con similares revestimientos defectuosos. El revestimiento de todos los cilindros con revestimiento defectuoso se puede raspar con un método que no afecte la integridad del recubrimiento compuesto para luego volver a revestir. Se debe repetir el ensayo de revestimiento del lote.


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Todos los cilindros o cilindros internos representados por un lote de ensayo que no cumplan los requisitos especificados se deben someter a los procedimientos especificados en el apartado 7.9. 7.6.2.2 Adicionalmente, se debe realizar un ensayo periódico de ciclado a presión a los cilindros terminados, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.13, con una frecuencia de ensayo como se define a continuación: a) Inicialmente se debe ciclar a presión un cilindro de cada lote para un total de 1 000 veces la vida de servicio especificada en años, por un mínimo de 15 000 ciclos. b) Si en 10 lotes de producción continua de una familia de diseño (es decir, materiales y procesos similares dentro de la definición de un cambio menor de diseño, véase el apartado 7.5.3), ninguno de los cilindros ciclados a presión según la sección a) anterior, tiene fugas o no se rompe en menos de 1 500 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (22 500 ciclos como mínimo), se puede reducir el ensayo de ciclado a presión a un cilindro de cada 5 lotes de producción. c) Si en 10 lotes de producción continua de una familia de diseño ninguno de los cilindros ciclados a presión según la sección a) anterior, tiene fugas o no se rompe en menos de 2 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (30 000 ciclos como mínimo), se puede reducir el ensayo de ciclo a presión a un cilindro de cada 10 lotes de producción. d) Si han pasado más de 3 meses desde el último ensayo de ciclado a presión, se debe realizar el ensayo de ciclado a presión a un cilindro del próximo lote de producción con el fin de mantener la frecuencia reducida de ensayos de lote, indicada en las secciones a) ó b) anteriores. e) Si cualquier cilindro falla el ensayo de ciclado a presión de frecuencia reducida indicada en las secciones b) ó c) anteriores y no cumple el número mínimo de ciclos a presión (22 500 o 30 000 ciclos a presión, respectivamente) es necesario repetir frecuencia ciclado a presión del lote indicada enlasla frecuencia sección a) para unlamínimo de del 10 ensayo lotes dedeproducción para volver a establecer reducida de los ensayos de ciclado a presión del lote indicadas en las secciones b) o c) anteriores. Si alguno de los cilindros mencionados en los puntos a), b), ó c) anteriores no cumple el requisito de ciclado de vida mínimo de 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio


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especificada en años (15 000 ciclos como mínimo), se debe determinar la causa de la falla y corregir de acuerdo con los procedimientos establecidos en el apartado 7.8. El ensayo de ciclado a presión se debe repetir con tres cilindros de ese lote. Si cualquiera de los cilindros adicionales no cumple el requisito de ciclado mínimo a presión de 1 000 ciclos multiplicados por la vida útil especificada en años, se debe rechazar el lote.

7.7


Se deben realizar las siguientes inspecciones a la producción y ensayos a todos los cilindros producidos en un lote. Los ensayos no destructivos se deben realizar de acuerdo con una norma aceptable para el Inspector. Se debe examinar cada cilindro durante la fabricación y después de terminado, de la siguiente manera: a) Por END de los cilindros internos metálicos de acuerdo con lo establecido en el Anexo B, o un método equivalente y demostrado, para verificar que el tamaño máximo de un defecto no supera el tamaño especificado en el diseño, según se haya determinado de acuerdo con lo establecido en el apartado 7.3.4. El método de END debe poder detectar el tamaño máximo permitido; b) Verificar si las dimensiones críticas y la masa de los cilindros terminados, de los cilindros internos y de los recubrimientos exteriores se encuentran entro de las tolerancias de diseño; c) Verificar el cumplimiento del acabado superficial especificado, prestando especial atención a los estampados profundos y a los pliegues o traslapos en el cuello o en el hombro de los cierres o aperturas forjadas o centrifugadas; d)


e) Mediante ensayos de dureza de realizados los cilindros internos de acuerdo con lo establecido en el apartado A.8, después delmetálicos, tratamiento térmico final. Los valores así determinados deben estar dentro del rango especificado en el diseño. f) Mediante ensayos hidráulicos de los cilindros terminados, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.11, Opción 1. El fabricante debe establecer el límite adecuado de expansión volumétrica permanente para la presión de ensayo utilizada,


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pero la expansión permanente no debe, en ningún caso, superar 5 % de la expansión volumétrica total medida en el ensayo a presión.

7.8


Si los resultados de los ensayos de lote, de acuerdo con lo establecido en los apartados 7.6 y 7.7 son satisfactorios, el fabricante y el inspector deben firmar el certificado de aceptación. En el Anexo E se encuentra un ejemplo del certificado de aceptación (denominado "Informe de Fabricación y Certificado de conformidad").

7.9


Si no se cumplen los requisitos del ensayo, se debe reensayar, o se debe volver a hacer el tratamiento térmico y realizar de nuevo el ensayo a satisfacción del inspector, de la siguiente manera: a) Si existe evidencia de falla durante un ensayo, o un error de medida, se debe realizar un nuevo ensayo; si los resultados de este ensayo son satisfactorios se debe ignorar el primer ensayo; b) Si el ensayo se ha realizado en forma satisfactoria, se debe identificar la causa de la falla; 1) Si se considera que la falla se debe al tratamiento térmico aplicado, el fabricante puede nuevamente tratar térmicamente todos los cilindros implicados en la falla; es decir, si la falla se presenta durante un ensayo de cilindro prototipo o de lote representativo, la falla del ensayo requiere tratar térmicamente todos los cilindros representados antes de hacer el nuevo ensayo; sin embargo, si la falla se presenta esporádicamente durante una ensayo aplicado a cada cilindro, sólo los cilindros que fallen el ensayo deben recibir nuevo tratamiento térmico y someterse a un nuevo ensayo. Siempre que los cilindros internos se vuelvan a tratar térmicamente, se debe mantener el espesor mínimo de pared garantizado. Sólo se deben realizar nuevamente a los respectivos prototipos o lotes, los respectivos ensayos necesarios para demostrar la aceptabilidad de un nuevo lote. Si uno o varios ensayos son apenas parcialmente insatisfactorias, se deben


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rechazar todos los cilindros del lote. 2) Si la falla se debe a una causa distinta del tratamiento térmico aplicado, se deben rechazar o reparar todos los cilindros defectuosos mediante un método aprobado. Siempre y cuando los cilindros pasen el o los ensayos requeridos después de la reparación, estos se deben incorporar como parte del lote srcinal.

8. REQUISITOS PARA LOS CILINDROS CON RECUBRIMIENTO TOTAL TIPO GNV-3 8.1

Generalidades

Esta Norma Técnica Peruana no proporciona fórmulas de diseño ni la lista de esfuerzos o deformaciones permisibles, pero requiere que el diseño sea satisfactorio, lo cual se debe establecer mediante cálculos adecuados y se debe demostrar con ensayos que los cilindros son capaces de cumplir consistentemente los ensayos de materiales, calificación de diseño, ensayos de producción y lote, especificados en esta NTP. Durante la presurización, este tipo de diseño de cilindro presenta un comportamiento en el cual los desplazamientos del recubrimiento compuesto y el cilindro interno se sobreponen linealmente. Debido a las diferentes técnicas de fabricación, esta NTP no proporciona un método de diseño definido. El diseño deberá garantizar el modo de falla "fugas antes de rotura", por degradación factible de las partes presurizadas durante el servicio normal. Si se presentan fugas en el metal de revestimiento, será únicamente por el crecimiento de grieta por fatiga.

8.2

Materiales

8.2.1

Requisitos generales

Los materiales que se usen deben ser adecuados para las condiciones de servicio especificadas en el Capitulo 4. El diseño debe garantizar que no haya contacto entre los materiales incompatibles.


8.2.2

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Control de las composiciones químicas

8.2.2.1 Acero: Los aceros deben ser aleados con aluminio y/o con silicio y producidos predominantemente con la práctica de grano fino. Se debe declarar la composición química de todos los aceros y definir al menos por lo siguiente: a)

El contenido de carbón, manganeso, aluminio y silicio, en todos los casos;

b) El contenido de cromo, níquel, molibdeno, boro y vanadio y el de cualquier otro elemento de aleación adicionado intencionalmente. El contenido de azufre y fósforo en el análisis de colada no debe superar los valores de la Tabla 6.

TABLA 6 - Límites máximos de azufre y fósforo Resistencia a la tracción Azufre Nivel de Fósforo azufre + fósforo

< 950 Mpa 0,020 % 0,020 % 0,030 %

950 MPa 0,010 % 0,020 % 0,025 %

≥

8.2.2.2 Aluminio: Se pueden usar aleaciones de aluminio para producir cilindros, siempre y cuando cumplan todos los requisitos de esta NTP y tengan un contenido máximo de plomo y bismuto que no exceda 0,003 %. NOTA: Aluminum Association Inc. lleva una lista de aleaciones registradas, titulada "Registration Record of International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys.

8.2.3

Materiales compuestos

8.2.3.1 Resinas: El material que se use para impregnar puede ser de resina termoestable o termoplástica. Los ejemplos de materiales adecuados para la matriz son


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epóxico, epóxico modificado, plásticos de poliéster y viniléster termoestables y material termoplástico de polietileno y poliamida.

La temperatura de transición vítrea del material de la resina se debe determinar de acuerdo con lo establecido en la norma ASTM D3418.

8.2.3.2 Fibras: Los tipos de material de filamentos para refuerzo estructural deben ser fibra de vidrio, fibra aramida o fibra de carbono. Si se usa fibra de carbono como refuerzo, el diseño debe incorporar la forma de evitar la corrosión galvánica de los componentes metálicos del cilindro. El fabricante debe mantener en el archivo las especificaciones publicadas para los materiales compuestos, las recomendaciones del fabricante para el almacenamiento, condiciones y vida en estantería y la certificación del fabricante del material, en el sentido de que cada despacho cumple los requisitos especificados. El fabricante de la fibra debe certificar que las propiedades del material de la fibra cumplen las especificaciones del fabricante del producto.

8.3


8.3.1 Presión de ensayo: La presión mínima de ensayo que se use en la fabricación deberá ser de 30 MPa (300 bar), (1,5 veces la presión de trabajo). 8.3.2 Presiones de rotura y relación de los esfuerzos en la fibra: La presión mínima de rotura real no debe ser inferior a los valores indicados en la Tabla 7. El diseño del recubrimiento compuesto se debe hacer de manera que sea muy confiable en condiciones de carga sostenida y carga cíclica. Esta confianza se debe alcanzar cumpliendo o superando los valores de la relación de esfuerzo del compuesto de refuerzo indicados en la Tabla 7. La relación de esfuerzo se define como el esfuerzo de la fibra a la presión de rotura mínima especificada, el esfuerzo en lareal fibra la presióndividida de trabajo. relación de rotura se define dividida como lapor presión de rotura dela cilindro, por La la presión de trabajo. Los cálculos de la relación de esfuerzos deben incluir:


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a) Un método de análisis con capacidad para materiales no lineales (programa de computador para fines especiales o programa de análisis de elementos finitos); b) Modelación correcta de la curva de esfuerzo - deformación elástica-plástica del material del cilindro interno conocido; c) Modelación correcta de las propiedades mecánicas de los materiales compuestos; d) Cálculos de la presión de autodeformación, presión cero después de la autodeformación, presión de trabajo y presión mínima de rotura. e)

Tener en cuenta el preesfuerzo por la tensión de devanado

f) La presión mínima de rotura, escogida de tal manera que el esfuerzo calculado a la presión mínima de rotura, dividida por el esfuerzo calculado a la presión de trabajo cumpla los requisitos de la relación de esfuerzos para la fibra que se usa; g) Al analizar los cilindros que tengan refuerzos híbridos (dos o más fibras diferentes), tener en cuenta la carga compartida entre las distintas fibras, de acuerdo con los distintos módulos elásticos de las fibras. Los requisitos de las relaciones de esfuerzo para cada tipo de fibra individual deben estar de acuerdo con los valores indicados en la Tabla 7. Se pueden verificar las relaciones de esfuerzo con medidores de deformación. En el Anexo G se describe uno de los métodos aceptables.

TABLA 7 - Valores de rotura reales mínimos y relaciones de esfuerzo para cilindros Tipo GNV-3 Relación de Clase de Fibra esfuerzos Vidrio 3,65 Aramida 3,10 Carbono 2,35 Híbrido b

Presión de Rotura bares 700 ª 600 470


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a Presión mínima real de rotura. Además, se debe calcular de acuerdo con el apartado 8.3.2 para confirmar que también se cumplen los requisitos mínimos de relación de esfuerzos. relaciones de esfuerzo las presiones deapartado rotura se8.3.2 deben. b Las calcular de acuerdo con lo yestablecido en el

8.3.3 Análisis de esfuerzos: Se debe realizar un análisis de esfuerzos para justificar el diseño de espesor mínimo de pared. Debe incluir la determinación de los esfuerzos en los cilindros internos y en las fibras de diseños de los compuestos. Los esfuerzos en la dirección tangencial y longitudinal del cilindro en el compuesto y en el cilindro interno después del preesfuerzo se debe calcular a 0 bar, 200 bar, presión de ensayo y presión de rotura de diseño. Para el cálculo se deben usar técnicas adecuadas de análisis, teniendo en cuenta el comportamiento del material no lineal del cilindro interno al establecer la distribución de esfuerzos.

Se deben calcular y especificar los límites dentro de los cuales la presión de auto deformación debe fallar.

8.3.4 Tamaño máximo de los defectos: Se debe especificar el tamaño máximo de los defectos en cualquier sitio del cilindro metálico, de tal manera que el cilindro cumpla los requisitos de ciclos de presión y LBB. El método de END debe poder detectar el tamaño máximo permitido para un defecto. Se debe determinar el tamaño de los defectos permitidos para END con un método adecuado, por ejemplo: el descrito en el Anexo D.

8.3.5 Aberturas: Las aberturas sólo están permitidas en la cabeza. La línea central de las aberturas debe coincidir con el eje longitudinal del cilindro. 8.3.6 Protección contra incendio: El diseño del cilindro debe estar protegido con dispositivos de alivio de presión. El cilindro, sus materiales, los dispositivos de alivio de presión (DAP) y cualquier aislamiento o material protector agregado, debe estar diseñado en conjunto para asegurar la seguridad adecuada durante condiciones de incendio, para el ensayo especificado en el apartado A15. El fabricante puede especificar las ubicaciones


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alternas de los DAP para las instalaciones específicas en los vehículos, con el fin de optimizar las consideraciones de seguridad.

Los dispositivos de alivio de presión deben estar aprobados de acuerdo con una norma aceptable para el inspector.

8.4


8.4.1 Generalidades: El cilindro compuesto debe estar fabricado con cilindro interno con un recubrimiento devanado con filamentos continuos. Las operaciones de devanado de la fibra se deben controlar por computador o mecánicamente. Las fibras se deben aplicar bajo tensión controlada durante el devanado. Una vez terminado el devanado, las resinas termoestables se deben curar mediante calentamiento, con un perfil de temperatura-tiempo predeterminado y controlado. 8.4.2 Cilindro interno: La fabricación de un cilindro interno metálico debe cumplir los requisitos establecidos en los apartados 8.2, 8.3.2 y bien sea 8.5.2.2 ó 8.5.2.3 de acuerdo al tipo adecuado de fabricación del cilindro interno. 8.4.3 Rosca del cuello: Las roscas deben ser cortadas limpiamente, uniformes, sin discontinuidades en la superficie, estandarizadas y deben cumplir las normas aceptables para el inspector. 8.4.4

Recubrimiento

8.4.4.1 Devanado de la fibra: Los cilindros se deben fabricar por medio de una técnica de devanado de fibra. Durante el devanado se debe monitorear que las variables significativas estén dentro de las tolerancias especificadas y se documenten en un registro del devanado. Estas variables pueden incluir pero no se limitan a: a)

Tipo de fibra, incluyendo el tamaño;

b)

Forma de impregnarla;

c)

Tensión del devanado;


d)

Velocidad del devanado;

e)

Cantidad de vueltas;

f)

Anchura de la banda;

g)

Clase y composición de la resina;

h)

Temperatura de la resina;

i)

Temperatura del cilindro interno;

j)

Ángulo de devanado.

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8.4.4.2 Curado de las resinas termoestables: Si se usa una resina termoestable, la resina debe ser curada después del devanado del filamento. Durante el curado, el ciclo del curado (es decir, la historia tiempo-temperatura) se debe documentar. El máximo tiempo de curado y la temperatura para los cilindros con cilindros internos de aleaciones de aluminio deben estar por debajo del tiempo y la temperatura que afecten adversamente las propiedades del metal.

8.4.4.3 Desgaste natural: Si se usa la autodeformación, se debe realizar antes el ensayo de presión hidrostática. La presión de autodeformación debe estar dentro de los límites especificados en el apartado 8.3.3 y el fabricante debe determinar el método para verificar la presión adecuada. 8.4.5 Protección ambiental exterior: El exterior de los cilindros debe cumplir los requisitos del ensayo de ambiente ácido, descrito en el apartado A.14. Se puede tener protección exterior usando cualquiera de los siguientes métodos: a) Un acabado superficial que proporcione suficiente protección (por ejemplo: metal rociado sobre el aluminio, anodizado); o b) El uso de una fibra adecuada y material de la matriz (por ejemplo: fibra de carbono en resina); o


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c) Un recubrimiento protector (por ejemplo: revestimiento orgánico, pintura); si el revestimiento exteriores parte del diseño, debe cumplir los requisitos del apartado A.9; d) Una cubierta impermeable a los químicos de la lista establecida en el apartado A.14. Cualquier revestimiento aplicado a los cilindros debe ser tal que durante el proceso de aplicación no afecte adversamente las propiedades mecánicas del cilindro. El revestimiento debe estar diseñado para facilitar la inspección posterior en servicio, y el fabricante debe suministrar pautas sobre el tratamiento del revestimiento, durante dicha inspección, para asegurar la continua integridad del cilindro. Se informa a los fabricantes que el Anexo F contiene un ensayo de comportamiento ambiental para evaluar la idoneidad de los sistemas de recubrimiento.

8.5


8.5.1 Requisitos generales: Se deben realizar ensayos de prototipo de cada nuevo diseño, con cilindros terminados, representativos de la producción normal, y que estén completos con sus marcas de identificación. Se deben seleccionar los cilindros de ensayo o los cilindros internos de ensayo y se deben desarrollar los ensayos de prototipo detallados en el apartado 8.5.2, en presencia del Inspector. Si se someten a ensayo más cilindros o cilindros internos de los que requiere esta NTP, se deben documentar todos los resultados.

8.5.2


Durante elinternos procesonecesarios de aprobación el inspector 8.5.2.1 Ensayos requeridos: debe seleccionar los cilindros o los cilindros para de lostipo, ensayos y debe presenciar los siguientes: Los ensayos especificados en los apartados 8.5.2.2 ó 8.5.2.3 (ensayos de materiales), según sea apropiado, para 1 cilindro interno;


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El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.4 (ensayo de rotura a presión hidrostática) en 3 cilindros; El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.5 (ensayo de ciclado a presión a temperatura ambiente) en 2 cilindros; -

El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.6 (ensayo LBB) en 3 cilindros;

El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.7 (ensayo de fuego) en 1 ó 2 cilindros, según sea apropiado; El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.8 (ensayo de penetración) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.9 (ensayo de ambiente ácido) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.10 (ensayo de tolerancia al corte) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.11 (ensayo de cedencia gradual a alta temperatura), según sea apropiado, en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.12 (ensayo de ruptura al esfuerzo acelerado) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.13 (ensayo de ciclado a presión a temperatura extrema) en 1 cilindro; El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.14 (ensayo de resistencia al corte de la resina) en 1 muestra de ensayo representativa del recubrimiento compuesto. El ensayo especificado en el apartado 8.5.2.15 (ensayo de caída) en al menos 1 cilindro.

8.5.2.2 Ensayos de materiales de los cilindros internos de acero: Se deben realizar los ensayos de materiales a los cilindros internos de acero de la siguiente manera: a) Ensayo de resistencia a la tracción: Se deben determinar en el cilindro interno o cilindro terminado las propiedades materiales del acero de acuerdo con lo establecido en el apartado Al, y debe cumplir los requisitos allí indicados.


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b) Ensayo de impacto: Se deben determinar en el cilindro interno o cilindro terminado las propiedades al impacto del acero de acuerdo con el apartado A.2, y debe cumplir los requisitos allí indicados. c) Ensayo de fisura por tensión del azufre: Si el límite superior de la resistencia a la tracción especificada para el acero es superior a 950 MPa, se debe someter el acero de un cilindro terminado a un ensayo de agrietamiento por esfuerzos de sulfuro de acuerdo con el apartado A.3, la cual deberá cumplir los requisitos de la misma.

8.5.2.3 Ensayos de materiales de los cilindros internos de aleación de aluminio: Se deben hacer los siguientes ensayos de materiales a los cilindros internos de aleación de aluminio: a) Ensayo de resistencia a la tracción: Se deben determinar en el cilindro terminado las propiedades materiales de la aleación de aluminio de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1 y debe cumplir los requisitos allí indicados. b) Ensayos de corrosión: Las aleaciones de aluminio deben cumplir los requisitos de los ensayos de corrosión realizados de acuerdo con lo establecido en el apartado A.4. c) Ensayos de resistencia al agrietamiento por carga sostenida: Las aleaciones de aluminio deben cumplir los requisitos de los ensayos de resistencia al agrietamiento por carga sostenida de acuerdo con lo establecido en el apartado A.5.

8.5.2.4 Ensayo de rotura por presión hidrostática: Se deben presurizar hidrostáticamente tres cilindros hasta que fallen de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12. La presión de rotura de los cilindros debe ser superior a la presión mínima especificada de rotura establecida de acuerdo con el análisis de esfuerzos para el diseño de acuerdo con la Tabla 7 y no deben, en ningún caso, ser inferior al valor necesario para cumplir los requisitos de relaciones de esfuerzo especificados en el apartado 8.3.2.

8.5.2.5 Ensayo de ciclado a presión a temperatura ambiente: Se deben ciclar a presión dos cilindros a temperatura ambiente, hasta que fallen, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.13, o hasta un mínimo de 45 000 ciclos. Los cilindros no deben fallar antes de alcanzar la vida de servicio especificada en años, multiplicada por 1 000 ciclos. Los cilindros que superen 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio


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especificada en años deben fallar por fugas y no por ruptura. Los cilindros que no fallen en 45 000 ciclos se deben destruir bien sea continuando con los ciclos o presurizándolos hidrostáticamente hasta que se rompan. Los cilindros que superen 45 000 ciclos pueden fallar por ruptura. Se debe registrar el número de ciclos hasta la falla y la ubicación de la iniciación de la falla.

8.5.2.6 Ensayo de fuga antes de rotura (LBB): Se debe realizar el ensayo LBB de acuerdo con lo establecido en el apartado A.6, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 8.5.2.7 Ensayo de fuego: Se deben ensayar uno o dos cilindros, según sea apropiado, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.15, y debe cumplirlos requisitos allí indicados. 8.5.2.8 Ensayo de penetración: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.16, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 8.5.2.9 Ensayo de ambiente ácido: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.14, y debe cumplir los requisitos allí indicados. Un ensayo ambiental opcional está incluido en el Anexo F.

8.5.2.10 Ensayo de tolerancia al corte: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido ene el apartado A.17, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 8.5.2.11 Ensayo de cedencia gradual a alta temperatura: Si según el diseño, la temperatura de transición vítrea de la resina no supera 102 °C, se debe ensayar un cilindro, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.18, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 8.5.2.12 Ensayo de ruptura por esfuerzo acelerada: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.19, y debe cumplir los requisitos allí indicados.


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8.5.2.13 Ensayo de ciclado a presión a temperatura extrema: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.7, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 8.5.2.14 Ensayo de resistencia de la resina al corte: Se deben ensayar los materiales de la resina de acuerdo con lo establecido en el apartado A.26, y deben cumplir los requisitos allí indicados. 8.5.2.15 Ensayo de caída: Se deben ensayar uno o varios cilindros terminados por caída, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.20, y deben cumplir los requisitos allí indicados. 8.5.3 Cambio de diseño: Un cambio de diseño es cualquier cambio en la selección de los materiales estructurales o cambios de dimensión no atribuibles a las tolerancias normales de fabricación. Se debe permitir la calificación de los cambios menores de diseño con un programa de ensayos reducido. Los cambios de diseño especificados en la Tabla 8 sólo requieren los ensayos de calificación de diseño especificados en la Tabla.

8.6

Ensayos de lote

8.6.1 Requisitos generales: Se deben realizar los ensayos de lote con cilindros terminados, representativos de la producción normal y que estén completos con sus marcas de identificación. Los cilindros y los cilindros internos necesarios para los ensayos se deben seleccionar de manera aleatoria en cada lote. Si se ensayan más cilindros de los que requiere esta NTP, se deben documentar todos los resultados. Cuando se detecten defectos en un recubrimiento exterior antes de cualquier ensayo de autodeformación o de presión hidrostática, se puede retirar y reemplazar la totalidad del recubrimiento exterior. 8.6.2

Ensayos requeridos

8.6.2.1



a)

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A un cilindro: 1) Un ensayo de rotura a presión hidrostática de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12. Si la presión de rotura es inferior a la presión mínima de rotura calculada, se deben aplicar los procedimientos especificados en el apartado 8.9.

b) A un cilindro, o a un cilindro interno adicional, o a una muestra testigo representativa de un cilindro acabado tratado térmicamente: 1) Verificación de las dimensiones críticas en comparación con el diseño (véase el apartado 5.2.4.1); 2) Un ensayo de resistencia a la tracción de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1; los resultados del ensayo deben satisfacer los requisitos del diseño (véase el apartado 5.2.4.1); 3) Para cilindros internos de acero, tres ensayos de impacto de acuerdo con lo establecido en el apartado A.2; los resultados del ensayo deben satisfacer los requisitos especificados en la apartado A.2; 4) Cuando el revestimiento protector es parte del diseño, se debe realizar un ensayo de lote de los revestimientos de acuerdo con lo establecido en el apartado A.24. Cuando el revestimiento no cumpla los requisitos del apartado A.24, se debe inspeccionar el 100 % del lote para retirar los cilindros con similares revestimientos defectuosos. El revestimiento de todos los cilindros con revestimiento defectuoso se puede raspar con un método que no afecte la integridad del recubrimiento compuesto para luego volver a revestir. Se debe repetir el ensayo del revestimiento del lote. Todos los cilindros o cilindros internos representados por un lote de ensayo, los cuales no cumplan los requisitos se deben someter a los procedimientos especificados en el apartado 8.9.

TABLA 8 - Cambio de diseño de los cili ndros Tipo GNV-3 Cambio de

Clase de ensayo


diseño

Fabricante fibra Material del cilindro interno metálico Material de fibra Material de resina Cambio de diámetro ≤20 % Cambio de diámetro >20 % Cambio de longitud ≤50 % Cambio de longitud > 50 % Cambio de presión de ≤

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Cedencia gradual a alta temperat ura

Esfuerzo de ruptura

Caída

A.17 X

A.18 X X

A.19 X X

A.20 X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

-

-

-

-

-

-

X

-

X

-

-

X

Ciclado a Presión a Temperatura Ambiente

Fuego

Penetración

A.12 X X

A.13 X X

A.15 X

A.16 X

X

X

X

X

-

-

-

X

X

X

-

X

X

X

X

-

Ambiental

Literal A.14 X

(a)

-

-

-

-

-

(a)

-

-

-

-

X

X -

X

X

X -

X

X

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

b)

trabajo del20 % Forma X X domo Tamaño X X abertura Cambio de revestimiento Cambio del X X proceso de fabricación Dispositivo de X alivio de presión sólo se requiere la ensayo cuando aumenta la longitud a

b

Tolerancia al corte

Rotura hidrostática

-

-

-

-

-

-

-

X

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Sólo cuando el espesor cambia proporcionalmente al cambio de diámetro o presión, o ambos

8.6.2.2 Adicionalmente, se debe realizar un ensayo periódico de ciclado a presión a los cilindros terminados, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.13, con una frecuencia de ensayo como se define a continuación: a) Inicialmente se debe ciclar a presión un cilindro de cada lote para un total de 1 000 veces la vida de servicio especificada en años, por un mínimo de 15 000 ciclos.


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b) Si en 10 lotes de producción continua de una familia de diseño (es decir, materiales y procesos similares dentro de la definición de un cambio menor, véase el apartado 8.5.3), ninguno de los cilindros ciclados a presión según la sección a) anterior, tiene fugas o no se rompe en menos de 1 500 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (22 500 ciclos como mínimo), se puede reducir el ensayo de ciclado a presión a un cilindro de cada 5 lotes de producción. c) Si en 10 lotes de producción continua de una familia de diseño ninguno de los cilindros ciclados a presión según la sección a) anterior, tiene fugas o no se rompe en menos de 2 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (30 000 ciclos como mínimo), se puede reducir el ensayo de ciclado a presión a un cilindro de cada 10 lotes de producción. d) Si han pasado más de 3 meses desde el último ensayo de ciclado a presión, se debe realizar un ensayo de ciclado a presión a un cilindro del próximo lote de producción con el fin de mantener la frecuencia reducida de ensayos de lote, indicada en las secciones a) ó b) anteriores. e) Si cualquier cilindro sometido al ensayo de ciclado a presión de frecuencia reducida indicada en las secciones b) ó c) anteriores no cumple el número mínimo de ciclos a presión (22 500 o 30 000 ciclos a presión, respectivamente) es necesario repetir la frecuencia del ensayo de ciclado a presión del lote indicada en la sección a) para un mínimo de 10 lotes de producción para volver a establecer las frecuencia de los ensayos de ciclado a presión indicadas en las secciones b) o c) anteriores. Si alguno de los cilindros mencionados en los puntos a), b), ó c) anteriores no cumple el requisito de ciclado de vida mínimo de 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (15 000 ciclos como mínimo), se debe determinar la causa de la falla y se debe corregir de acuerdo con los procedimientos establecidos en el apartado 8.9. El ensayo de ciclado a presión se debe repetir con tres cilindros adicionales de ese lote. Si cualquiera de los cilindros adicionales no cumple el requisito de ciclado mínimo a presión de 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años, se debe rechazar el lote.

8.7


Se deben realizar las siguientes inspecciones a la producción y ensayos a todos los cilindros producidos en un lote. Los ensayos no destructivos se deben realizar de acuerdo con una norma aceptable para el Inspector.


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Se debe inspeccionar cada cilindro durante la fabricación y después de terminado, de la siguiente manera:

a) Por END de los cilindros internos metálicos de acuerdo con lo establecido en el Anexo B, o un método equivalente y demostrado, para verificar que el tamaño máximo de un defecto no supera el tamaño especificado en el diseño, según se haya determinado de acuerdo con lo establecido en el apartado 8.3.4. El método de END debe poder detectar el tamaño máximo permitido; b) Verificar si las dimensiones críticas y la masa de los cilindros terminados, de los cilindros internos y de los recubrimientos exteriores se encuentran dentro de las tolerancias de diseño; c) Verificar el cumplimiento del acabado superficial especificado, prestando especial atención a los estampados profundos y a los siegues o traslapos en el cuello o en el hombro de los cierres o aberturas forjadas o centrifugadas; d)


e) Mediante ensayos de dureza de los cilindros internos metálicos de acuerdo con lo establecido en el apartado A.8, después del tratamiento térmico final. Los valores así determinados deben estar dentro del rango especificado en el diseño. f) Mediante ensayos hidráulicos de los cilindros terminados de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1 1, Opción 1. El fabricante debe establecer el límite adecuado de expansión volumétrica permanente para la presión de ensayo utilizada, pero la expansión permanente no debe, en ningún caso, superar 5 % de la expansión volumétrica total medida en el ensayo a presión.

8.8


Si los resultados de los ensayos de lote, de acuerdo con lo establecido en los apartados 8.6 y 8.7 son satisfactorios, el fabricante y el inspector deben firmar el certificado de aceptación. En el Anexo E se encuentra un ejemplo del certificado de aceptación (denominado "Informe de Fabricación y Certificado de conformidad").


8.9

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Si no se cumplen los requisitos del ensayo, se debe reensayar, o se debe volver a hacer el tratamiento térmico y realizar de nuevo el ensayo a satisfacción del inspector, de la siguiente manera: a) Si existe evidencia de falla durante un ensayo, o un error de medida, se debe realizar un nuevo ensayo; si los resultados de este ensayo son satisfactorios se debe ignorar el primer ensayo; b) Si el ensayo se ha realizado en forma satisfactoria, se debe identificar la causa de la falla; 1) Si se considera que la falla se debe al tratamiento térmico aplicado, el fabricante puede nuevamente tratar térmicamente todos los cilindros implicados en la falla; es decir, si la falla se presenta durante un ensayo de cilindro prototipo, o de lote representativo, la falla del ensayo requiere tratar térmicamente todos los cilindros representados antes de hacer el nuevo ensayo; sin embargo, si la falla se presenta esporádicamente durante un ensayo aplicado a cada cilindro, sólo los cilindros que fallen el ensayo deben recibir nuevo tratamiento térmico y someterse a un nuevo ensayo. Siempre que los cilindros internos se vuelvan a tratar térmicamente al calor, se debe mantener el espesor mínimo de pared garantizado. Sólo se deben realizar nuevamente a los respectivos prototipos o lotes, los respectivos ensayos necesarios para demostrar la aceptabilidad de un nuevo lote. Si uno o varios ensayos son apenas parcialmente insatisfactorias, se deben rechazar todos los cilindros del lote. 2)

Si la falla se debe a una causa distinta del tratamiento térmico aplicado, se

deben rechazar o reparar los cilindros mediante un método aprobado. Siempre y cuandotodos los cilindros pasendefectuosos el o los ensayos requeridos después de la reparación, estos se deben incorporar como parte del lote srcinal.

9. REQUISITOS PARA COMPUESTOS TIPO GNV-4

LOS

CILINDROS

TOTALMENTE


9.1

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Generalidades

Esta NTP no proporciona fórmulas de diseño ni la lista de esfuerzos o deformaciones permisibles, pero requiere que el diseño sea satisfactorio, lo cual se debe establecer mediante los cálculos necesarios y que se demuestre con ensayos que los cilindros pueden pasar consistentemente los ensayos de materiales, calificación de diseño, ensayos de producción y lote, especificados en esta NTP. El diseño debe garantizar el modo de falla "fugas antes de rotura", por degradación factible de las partes presurizadas durante el servicio normal.

9.2

Materiales

9.2.1 Requisitos generales: Los materiales que se usen deben ser adecuados para las condiciones de servicio especificadas en el capítulo 4. El diseño debe garantizar que no haya contacto entre los materiales incompatibles. 9.2.2 Resinas: El material que se use para impregnar puede ser de resina termoestable o termoplástica. Los ejemplos de materiales adecuados para la matriz son epóxico, epóxico modificado, plásticos de poliéster y viniléster termoestables y material es termoplásticos de polietileno y poliamida. La temperatura de transición vítrea del material de la resina se debe determinar de acuerdo con lo establecido en la norma ASTM D3418.

9.2.3

Fibras: Los tipos de material de filamentos para refuerzo estructural deben

ser de fibra vidrio,debe fibraincorporar aramida olafibra de carbono. usa fibra de carbonodecomo refuerzo, el de diseño forma de evitarSilasecorrosión galvánica los componentes metálicos del cilindro. El fabricante debe mantener en el archivo las especificaciones publicadas de los materiales compuestos, las recomendaciones de fabricante para el almacenamiento, las condiciones y la vida de desuso y la certificación del fabricante del material, en el sentido de que cada


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despacho cumple los requisitos de las especificaciones. El fabricante debe certificar que las propiedades del material de la fibra cumplen las especificaciones del fabricante para el producto.

9.2.4 Cilindros internos plásticos: El material polimérico debe ser compatible con las condiciones de servicio especificadas en el capítulo 4. 9.2.5 Calotas metálicas en los extremos: Las calotas metálicas en los extremos conectadas al cilindro interno no metálico deben ser de un material compatible con las condiciones de servicio especificadas en el capítulo 4. 9.3


9.3.1 Presión de ensayo: La presión mínima de ensayo que se use en la fabricación debe ser de 30 MPa (300 bar) (1,5 veces la presión de trabajo). 9.3.2 Presiones de rotura y relación de esfuerzos en la fibra: La presión mínima de rotura real no debe ser inferior a los valores indicados en la Tabla 9. El diseño del recubrimiento compuesto se debe hacer de manera que sea muy confiable en condiciones de carga sostenida y carga cíclica. Esta confianza se debe alcanzar cumpliendo o superando los valores de relación de esfuerzos del compuesto de refuerzo indicados en la Tabla 9. La relación de esfuerzos se define como el esfuerzo de la fibra a la presión de rotura mínima especificada, dividida por el esfuerzo en la fibra a la presión de trabajo. La relación de rotura se define como la presión de rotura real del cilindro, dividida por la presión de trabajo. Para los diseños Tipo GNV-4, la relación de esfuerzos es igual a la relación de rotura. Se pueden verificar las relaciones de esfuerzos con medidores de deformación. En el Anexo G se define uno de los métodos aceptables.

TABLA 9 - Valores de rotura real mínimos y relaciones de esfuerzo para cilindros Tipo GNV-4


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Clase de fibra Vidrio Aramida Carbono Híbrido a

Relación de Presión de rotura Bar esfuerzos 3,65 730 3,10 620 2,35 470 a

Se deben calcular las relaciones de esfuerzos y las presiones de rotura acuerdo con lo establecido en el apartado 9.3.2.

9.3.3 Análisis de esfuerzos: Se debe realizar un análisis de esfuerzos para justificar el diseño de espesor mínimo de pared. Debe incluir la determinación de los esfuerzos en los cilindros internos y en las fibras de los diseños compuestos. Se deben calcular los esfuerzos en la dirección tangencial y longitudinal del cilindro en el compuesto y en el cilindro interno. Las presiones que se usen para estos cálculos deben ser 0 bar, 200 bar, presión de ensayo y presión de rotura de diseño. Para el cálculo se deben usar adecuadas de análisis para establecer la distribución de esfuerzos a través de todo técnicas el cilindro.

9.3.4 Aberturas: Las aberturas sólo están permitidas en la cabeza. La línea central de las aberturas debe coincidir con el eje longitudinal del cilindro. 9.3.5 Protección contra incendio: El diseño del cilindro debe estar protegido mediante dispositivos de alivio de presión. El cilindro, sus materiales, dispositivos de alivio de presión (DAP) y cualquier material aislante o protector agregado debe estar diseñado en conjunto para asegurar la seguridad adecuada durante condiciones de incendio, en el ensayo especificado en el apartado A.15. El fabricante puede especificar las ubicaciones alternas de los DAP para instalaciones específicas en los vehículos, con el fin de optimizar las consideraciones de seguridad. Los dispositivos de alivio de presión deben ser aprobados de acuerdo con una norma aceptable para el inspector.

9.4



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9.4.1 Generalidades: El cilindro compuesto debe estar fabricado con un cilindro interno que tenga recubrimiento devanado con filamentos continuos. Las operaciones de devanado se deben controlar por computador o mecánicamente. Las fibras se deben aplicar bajo tensión controlada durante el devanado. Una vez terminado el devanado, las resinas termoestables se deben curar mediante calentamiento, con un perfil de temperatura-tiempo predeterminado y controlado. 9.4.2 Rosca del cuello: Las roscas deben ser cortadas limpiamente, uniformes, sin discontinuidades en la superficie, estandarizadas y deben cumplir las normas aceptables para el inspector. 9.4.3 Curado de las resinas termoestables: La temperatura de curado de las resinas termoestables debe ser 10 °C por debajo de la temperatura de ablandamiento del cilindro interno plástico. 9.4.4 Protección ambiental exterior: El exterior de los cilindros debe cumplir los requisitos del ensayo de ambiente ácido, descrita en el apartado A.14. Se puede tener protección exterior usando cualquiera de los siguientes métodos: a) Un acabado superficial que proporcione suficiente protección (por ejemplo: metal rociado sobre aluminio, anodizado); o b) El uso de una fibra adecuada y material de la matriz (por ejemplo: fibra de carbono en resina); o c) Un recubrimiento protector (por ejemplo: revestimiento orgánico, pintura); si el revestimiento exterior es parte del diseño, debe cumplir los requisitos del apartado A.9; o d) Una cubierta impermeable a los químicos de la lista establecida en el apartado A.14. Cualquier revestimiento aplicado a los cilindros debe ser de tal que durante el proceso de aplicación no afecte adversamente las propiedades mecánicas del cilindro. El revestimiento debe estar diseñado para facilitar la inspección posterior en servicio, y el fabricante debe proporcionar pautas para el tratamiento del revestimiento durante dicha inspección, para asegurar la continua integridad del cilindro.


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Se informa a los fabricantes que el Anexo F contiene un ensayo de comportamiento ambiental para evaluar la idoneidad de los sistemas de recubrimiento.

9.5


9.5.1 Generalidades: Se deben realizar ensayos de prototipo de cada nuevo diseño, con cilindros terminados, representativos de la producción normal, y que estén completos con sus marcas de identificación. Se deben seleccionar los cilindros o los cilindros internos de ensayo y se deben desarrollar los ensayos de prototipo detallados en el apartado 9.5.2, en presencia del Inspector. Si se someten a ensayo más cilindros o cilindros internos de los que requiere esta NTP, se deben documentar todos los resultados. 9.5.2


9.5.2.1 Ensayos requeridos: Durante el proceso de aprobación de tipo, el inspector debe seleccionar los cilindros o los cilindros internos necesarios para los ensayos y debe presenciar los siguientes: El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.2 (ensayo de materiales) para un cilindro interno. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.3 (ensayo de rotura a presión hidrostática) en tres cilindros. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.4 (ensayo de ciclado a presión a temperatura ambiente) en dos cilindros. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.5 (ensayo LBB) en tres cilindros. -dos cilindros, El ensayo según especificado sea apropiado.en el apartado 9.5.2.6 (ensayo de fuego) en uno ó El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.7 (ensayo de penetración) en un cilindro. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.8 (ensayo de ambiente ácido) en un cilindro.


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El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.9 (ensayo de tolerancia al corte) en un cilindro. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.10 (ensayo de cedencia gradual a alta temperatura), según sea apropiado, en un cilindro. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.11 (ensayo de ruptura al esfuerzo acelerado) en un cilindro. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.12 (ensayo de ciclado a presión a temperatura extrema) en un cilindro. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.13 (ensayo de resistencia al corte de la resina) en una muestra de ensayo representativa del recubrimiento compuesto. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.14 (ensayo de caída) en al menos un cilindro. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.15 (ensayo de torque a la calota) en un cilindro. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.16 (ensayo de infiltración) en un cilindro. El ensayo especificado en el apartado 9.5.2.17 (ensayo de ciclado con gas natural) en un cilindro.

9.5.2.2 Ensayos de materiales de los cilindros internos: Se debe determinar la resistencia a la fluencia, tracción y elongación última de acuerdo con lo establecido en el apartado A.22 y debe cumplir los requisitos allí indicados.

La temperatura ablandamiento, se debe determinar de acuerdo con lo establecido en el apartado A.23 y de debe cumplir los requisitos allí indicados. La resistencia a la cedencia gradual a alta temperatura se debe determinar de acuerdo con lo establecido en el apartado A.18 y debe cumplir los requisitos allí indicados.


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9.5.2.3 Ensayo de rotura por presión hidrostática: Se deben presurizar hidrostáticamente tres cilindros hasta que fallen de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12. La presión de rotura de los cilindros debe ser superior a la presión mínima de rotura establecida de acuerdo con el análisis de esfuerzo para el diseño, de acuerdo como se indica en la Tabla 9 y no deben, en ningún caso, ser inferior al valor necesario para cumplir los requisitos de relación de esfuerzos especificados en el apartado 9.3.2. 9.5.2.4 Ensayo de ciclos a presión a temperatura ambiente: Se deben ciclar a presión dos cilindros a temperatura ambiente, hasta que fallen, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.1 3, o hasta un mínimo de 45 000 ciclos. Los cilindros no deben fallar antes de alcanzar la vida de servicio especificada en años, multiplicada por 1 000 ciclos. Los cilindros que superen 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años deben fallar por fugas y no por rotura. Los cilindros que no fallen en 45 000 ciclos se deben destruir bien sea continuando con los ciclos o presurizándolos hidrostáticamente hasta que se rompan. Los cilindros que superen 45 000 ciclos pueden fallar por ruptura. Se debe registrar el número de ciclos hasta la falla y la ubicación de la iniciación de la falla. 9.5.2.5 Ensayo de fuga antes de rotura (LBB): Se debe realizar el ensayo LBB de acuerdo con lo establecido en el apartado A.6, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.6 Ensayo de fuego: Se deben ensayar uno o dos cilindros, según sea apropiado, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.15, y deben cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.7 Ensayo de penetración: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.16, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.8 Ensayo de ambiente ácido: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.14, y debe cumplir los requisitos allí indicados. Un ensayo ambiental opcional está incluido en el Anexo F.

9.5.2.9 Ensayo de tolerancia al corte: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.17, y debe cumplir los requisitos allí indicados.


NTP 111.013 68 de 117

9.5.2.10 Ensayo de cedencia gradual a alta temperatura: Si según el diseño, la temperatura de transición vítrea de la resina no supera 102 °C, se debe ensayar un cilindro, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.18, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.11 Ensayo de ruptura por esfuerzo acelerada: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.19, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.12 Ensayo de ciclado a presión a temperatura extrema: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.7, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.13 Ensayo de resistencia de la resina al corte: Se deben ensayar los materiales de la resina de acuerdo con lo establecido en el apartado A.26, y deben cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.14 Ensayo de caída: Se deben ensayar uno o vanos cilindros terminados por caída, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.20, y deben cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.15 Ensayo de torque de la calota: Se debe ensayar un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.25, y debe cumplir los requisitos allí indicados. 9.5.2.16 Ensayo de infiltración: Se debe ensayar por infiltración un cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.21, y debe cumplir los requisitos allí indicados.

Se debe ensayar un de acuerdo 9.5.2.17 Ensayo ciclo de gasynatural: con lo establecido en el de apartado A.27, debe cumplir los requisitos allí cilindro indicados.

9.5.3 Cambio de diseño: Un cambio de diseño es cualquier cambio en la selección de los materiales estructurales o cambios de dimensión no atribuibles a las tolerancias normales de fabricación.


NTP 111.013 69 de 117

Se debe permitir la calificación de los cambios menores de diseño con un programa de ensayos reducido. Los cambios de diseño especificados en la Tabla 10 sólo requieren los ensayos de calificación de diseño como son especificados en dicha tabla.

9.6

Ensayos de lote

9.6.1 Requisitos generales: Se deben realizar los ensayos de lote con cilindros terminados, representativos de la producción normal y que estén completos con sus marcas de identificación. Los cilindros y los cilindros internos necesarios para los ensayos se deben seleccionar de manera aleatoria en cada lote. Si se ensayan más cilindros de los que requiere esta NTP, se deben documentar todos los resultados.

TABLA 10 - Cambio de diseño de los cilindros tipo GNV-4


NTP 111.013 70 de 117


NTP 111.013 71 de 117

9.6.2

Ensayos requeridos

9.6.2.1


a)

A un cilindro:

1) Un ensayo de rotura a presión hidrostática de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12. Si la presión de rotura es inferior a la presión mínima de rotura calculada, se deben aplicar los procedimientos especificados en el apartado 9.9. b) Un cilindro, o a un cilindro interno, o a una muestra testigo representativa de un cilindro terminado: 1) Verificación de las dimensiones críticas en comparación con el diseño (véase el apartado 5.2.4.1); 2) En ensayo de resistencia a la tracción al cilindro interno plástico de acuerdo con lo establecido en el apartado A.22; los resultados del ensayo deben satisfacer los requisitos del diseño (véase el apartado 5.2.4.1); 3) Se debe ensayar la temperatura de fusión del cilindro interno plástico de acuerdo con lo establecido en el apartado A.23 y debe cumplir los requisitos del diseño; 4) Cuando el revestimiento protector es parte del diseño, se debe realizar un ensayo de lote de los revestimientos de acuerdo con lo establecido en el apartado A.24 y debe cumplir lo requisitos establecidos allí. Cuando el revestimiento no cumpla los requisitos del apartado A.24, se debe inspeccionar el 100 % del lote para retirar los cilindros con similares revestimientos defectuosos. El revestimiento de todos los cilindros con recubrimiento defectuoso se puede raspar con un método que no afecte la integridad del recubrimiento compuesto para luego volver a recubrir. Se debe repetir el ensayo del revestimiento del lote. Todos los cilindros o cilindros internos representados por un lote de ensayo, que no cumplan los requisitos se deben someter a los procedimientos especificados en el apartado 9.9.


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9.6.2.2 Adicionalmente, se debe realizar un ensayo periódico de ciclado a presión a los cilindros terminados, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.13, con una frecuencia de ensayo como se define a continuación: a) Inicialmente se debe realizar el ensayo de torque a la calota del extremo en un cilindro de cada lote de acuerdo con lo establecido en el apartado A.25. Luego se cicla a presión el cilindro un total de 1 000 veces la vida de servicio especificada en años, por un mínimo de 15 000 ciclos. Después del ciclado a presión requerido, se debe ensayar el cilindro por fugas, de acuerdo con el método descrito en el apartado A.10 y debe cumplir los requisitos de la misma. b) Si en 10 lotes de producción continua de una familia de diseño (es decir, materiales y procesos similares dentro de la definición de un cambio menor, véase el apartado 9.5.3), ninguno de los cilindros ciclados a presión según la sección a) anterior, tiene fugas o no se rompe en menos de 1 500 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (22 500 ciclos como mínimo), se puede reducir el ensayo de ciclado a presión a un cilindro de cada 5 lotes de producción. c) Si en 10 lotes de producción continua de una familia de diseño ninguno de los cilindros ciclados a presión según la sección a) anterior, tiene fugas o no se rompe en menos de 2 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (30 000 ciclos como mínimo), se puede reducir la ensayo de ciclado a presión a un cilindro de cada 10 lotes de producción. d) Si han pasado más de 3 meses desde el último ensayo de ciclado a presión, se debe realizar un ensayo de ciclado a presión a un cilindro del próximo lote de producción con el fin de mantener la frecuencia reducida de ensayos de lote, indicada en las secciones b) ó c) anteriores. e) Si cualquier cilindro sometido al ensayo de ciclado a presión de frecuencia reducida indicada en las secciones b) ó c) anteriores no cumple el número mínimo de ciclos a presión (22 500 o 30 000 ciclos a presión, respectivamente) es necesario repetir la frecuencia de ensayo de ciclado a presión del lote indicada en la sección a) para un mínimo de 10 lotes de producción para volver a establecer las frecuencia de las ensayos de ciclo a presión indicadas en las secciones b) o c) anteriores. Si alguno de los cilindros mencionados en los puntos a), b), ó c) anteriores no cumple el requisito de ciclado de vida mínimo de 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años (15 000 ciclos como mínimo), se debe determinar la causa de la falla y se debe corregir de acuerdo con los procedimientos indicados en el apartado 9.9. El ensayo de ciclado a presión se debe repetir con tres cilindros adicionales de ese lote. Si


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cualquiera de los cilindros adicionales no cumple requisito de ciclado mínimo a presión de 1 000 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años, se debe rechazar el lote.

9.7


Se deben realizar las siguientes inspecciones y ensayos a los cilindros producidos en un lote. Se debe inspeccionar cada cilindro durante la fabricación y después de terminado el cilindro, de la siguiente manera: a) Se inspeccionan los cilindros internos para confirmar que el tamaño máximo de los defectos presentes sea menor que el tamaño especificado en el diseño; b) Verificar si las dimensiones críticas y la masa del cilindro terminado y de cualquier cilindro interno y de los recubrimientos se encuentran dentro de las tolerancias de diseño; c)

Verificar el cumplimiento del acabado superficial especificado;

d)


e) Mediante ensayos hidráulicos de los cilindros terminados de acuerdo con lo establecido en el apartado A.11, Opción 1. El fabricante debe establecer el límite adecuado de expansión elástica para la presión de ensayo utilizada, pero la expansión elástica de cualquier cilindro no debe, en ningún caso, superar más de 10 % el valor promedio del lote. f) Mediante ensayo de fugas de acuerdo con lo establecido en el apartado A.10 y debe cumplir los requisitos establecidos.

9.8


Si los resultados de los ensayos de lote, de acuerdo con lo establecido en los apartados 9.6 y 9.7 son satisfactorios, el fabricante y el inspector deben firmar el certificado de


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aceptación. En el Anexo E se encuentra un ejemplo del certificado de aceptación (denominado “Informe de Fabricación y Certificado de conformidad”).

9.9 Falla en cumplir los requisitos del ensayo: Si no se cumplen los requisitos del ensayo, se debe reensayar, o se debe volver a hacer el tratamiento térmico y realizar de nuevo el ensayo de la siguiente manera: a) Si existe evidencia de falla durante un ensayo, o un error de medida, se debe realizar un nuevo ensayo; si los resultados de este ensayo son satisfactorios se debe ignorar el primer ensayo; b) Si el ensayo se ha conducido en forma satisfactoria, se debe identificar la causa de la falla; Se deben rechazar o reparar todos los cilindros defectuosos usando un método aprobado. Siempre y cuando los cilindros pasen el o los ensayos requeridos después de la reparación, estos se deben incorporar como parte del lote srcinal. c) Se debe reensayar el nuevo lote. Se deben realizar de nuevo todos los ensayos de prototipo o de lote para demostrar la aceptabilidad del nuevo lote. Si uno o varios ensayos son parcialmente insatisfactorios, se deben rechazar todos los cilindros del lote.

10.

MARCADO

El fabricante debe colocar marcas claras y permanentes en cada cilindro, de no menos de 6 mm de alto. El marcado se debe hacer por medio de etiquetas incorporadas en las capas de resina, etiquetas pegadas con adhesivo, sellos de bajo esfuerzo utilizados en los extremos engrosados de los diseños GNV-1 y GNV-2, o cualquier combinación de los anteriores. Las etiquetas adhesivas y su colocación se deben realizar de acuerdo con la norma ISO 7225 o unadeberían norma equivalente, aceptable el inspector. Se permiten etiquetas las cuales estar colocadas de talpara manera que no queden tapadas por losmúltiples, soportes de montaje. Cada cilindro que cumpla con esta NTP debe estar marcado de la siguiente manera:


a)

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Las palabras “SOLO GNV”

b) Las palabras "NO USAR DESPUÉS DE XX/XXXX, donde XX/XXXX identifica el mes y año de vencimiento. El período comprendido entre la fecha de despacho y la fecha de vencimiento no debe superar la vida de servicio esperada. La fecha de vencimiento se puede aplicar al cilindro al momento del despacho, siempre y cuando los cilindros hayan estado almacenados en un sitio seco y sin presión interna. c)

La identificación del fabricante;

d) La identificación del cilindro (un número de serie exclusivo para cada cilindro); e)

La presión de trabajo a temperatura;

f) La referencia a esta NTP, así como la clase de cilindro y el número del certificado de registro (según sea apropiado). g)

Las palabras “Sólo para el uso aprobado por el fabricante - PRD aprobado”;

h) Cuando se usen etiquetas, se debe colocar un número de identificación exclusiva y la identificación del fabricante sobre una superficie de metal a la vista para poder identificar el cilindro si se destruyera la etiqueta; i)

La fecha de fabricación (mes y año);

j) Cualquier marca adicional exigida por el Inspector del país o los países donde se use; Las marcas se deben colocar en el orden indicado pero la ordenación específica puede variar de acuerdo con el espacio disponible. Un ejemplo aceptable es:

SOLO GNV NO USAR DESPUES DE 3/2009 Número de identificación del fabricante 20 MPa / 15ºC ISO 11439:2000, GNV-2 (registro No.) "Sólo para uso aprobado por el fabricantes - PRD aprobado" Fecha de fabricación 08/98


11.

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PREPARACIÓN PARA EL DESPACHO

Cada cilindro se debe limpiar y secar antes de despacharlo de las instalaciones del fabricante. A los cilindros que no se cierren inmediatamente colocándoles una válvula y dispositivos de seguridad, si fuera el caso, se les deben colocar tapones en todas las aberturas, para evitar el ingreso de humedad y proteger las roscas. Se debe rociar un inhibidor de corrosión (por ejemplo: con contenido de aceite) a los cilindros y a los cilindros internos de acero, antes de despacharlos. Se debe entregar al comprador la declaración de servicio del fabricante y toda la información e instrucciones necesarias para asegurar el debido manejo, uso e inspección en servicio del cilindro. La declaración de servicio debe estar de acuerdo con el apartado 5.2.3. El Anexo H contiene pautas sobre la clase de instrucciones.

12.

ANTECEDENTE ISO 11439:2000

Gas cylinders - high pressure cylinders for the onboard storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles


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ANEXO A (NORMATIVO)

MÉTODOS DE ENSAYO Y CRITERIOS A.1 ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA TRACCIÓN PARA CILINDROS Y REVESTIMIENTOS DE ACERO Y ALUMINIO Se debe realizar un ensayo de resistencia a la tracción a los materiales tomados de la parte cilíndrica del cilindro o del cilindro interno terminado, usando una pieza rectangular de ensayo, conformada de acuerdo con el método descrito en la norma ISO 9809-1 para acero e ISO 7866 para aluminio. Las dos caras de la pieza de ensayo que representen la superficie interior y exterior del cilindro no deben estar maquinadas. El ensayo de resistencia a la tracción se debe realizar de acuerdo con la norma ISO 6892. La la tracción debe de cumplir especificaciones deser diseño del afabricante. los resistencia cilindros y acilindros internos acero las la elongación no debe inferior 14 %. Para Para los cilindros y cilindros internos de aleación de aluminio de construcción Tipo 1 o Tipo 2, la elongación debe ser al menos 12 %. Para los cilindros internos de aleación de aluminio de construcción Tipo 3, la elongación debe cumplir las especificaciones de diseño del fabricante. NOTA: Se llama la atención sobre el método para medir la elongación descrito en la norma ISO 6892, particularmente cuando la pieza a la que se hace el ensayo de resistencia a la tracción es ahusada y rompe por un punto distante del centro de la longitud calibrada.

A.2 ENSAYOS DE IMPACTO PARA CILINDROS Y CILINDROS INTERNOS DE ACERO Se debe realizar un ensayo de impacto con material tomado de la parte cilíndrica del cilindro o cilindro interno terminado, en tres piezas de acuerdo con la norma ISO 148.


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Las piezas de ensayo de impacto se deben tomar de la pared del cilindro, en la dirección indicada en la Tabla A-1. La ranura debe estar perpendicular a la cara de la pared del cilindro. Para los ensayos longitudinales, la pieza de ensayo debe estar maquinada por todas las seis caras. Si el espesor de la pared no permite una pieza de ensayo con un ancho de 10 mm, el ancho debe ser tan cercano como sea práctico al espesor nominal de la pared del cilindro. Las piezas de ensayo tomadas en dirección transversal sólo se maquinarán por cuatro caras, la cara interior y exterior del cilindro no deben estar maquinada. Los valores de impacto no deben ser inferiores a los especificados en la Tabla A.1.

A.3 ENSAYO DE ESFUERZOS DE SULFURO

RESISTENCIA

AL

AGRIETAMIENTO

POR

Excepto por lo que se identifica a continuación, el ensayo se debe realizar de acuerdo con los procedimientos del Método A - NACE Norma para Ensayos de Resistencia a la Tracción, descritas en la Norma NACE TM0177. Se deben realizar los ensayos a un mínimo de tres muestras para tracción con un diámetro calibrado de 3,81 mm (0,150 pulg) maquinado de la pared de un cilindro o cilindro interno terminado. La muestra se debe colocar bajo carga de tracción constante igual a 60 % de la resistencia a la fluencia mínima especificada para el acero, sumergida en una solución de agua destilada estandarizada al 0,5 % (fracción de masa) de tetrahidrato de acetato de sodio y ajustada a una pH inicial de 4,0 con ácido acético. La solución debe estar continuamente saturada a temperatura ambiente y presión con 0,414 kPa (0,06 psia) de sulfuro de hidrógeno (nitrógeno balanceado). Las muestras de ensayo no deben fallar un ensayo con duración de 144 h. TABLA A.1 - Valores de aceptación del ensayo de impacto Diámetro del cilindro D, mm Dirección del ensayo Ancho de la pieza de ensayo, mm 3 a 10 Temperatura del ensayo °C Resistenci a al Media de 3 muestras impacto Muestra individual J/cm2

30 24

> 140 Transversal > 5 a 7,5 > 7,5 a 10 35 28

40 32

≤ 140 Longitudinal 3 a 10 - 50

60 48


A.4

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ENSAYO DE CORROSIÓN DEL ALUMINIO

Se deben realizar los ensayos de corrosión a las aleaciones de aluminio, de acuerdo con lo establecido en el Anexo A de la norma ISO 7866 y cumplir los requisitos allí indicados.

A.5 ENSAYOS DE RESISTENCIA AL AGRIETAMIENTO POR CARGA SOSTENIDA (SLC) AL ALUMINIO Se debe hacer el ensayo de resistencia a SLC, de acuerdo con lo establecido en el Anexo B de la norma ISO 7866 y cumplir los requisitos allí indicados.

A.6

ENSAYO DE FUGAS ANTES DE ROTURA (LBB)

Se deben ciclar a presión tres cilindros terminados, entre 20 bar y 300 bar a una tasa que no debe superar 10 ciclos por minuto de acuerdo con lo establecido en el apartado A.13. Todos los cilindros deben fallar por fugas o superar 45 000 ciclos de presión.

A.7

CICLADO DE PRESIÓN A TEMPERATURA EXTREMA

Los cilindros terminados, con el recubrimiento compuesto sin ningún revestimiento protector, se deben ciclar de la siguiente manera: a) Se acondicionan durante 48 h a presión cero, a una temperatura de 65 °C o mayor y a una humedad relativa de 95 % o mayor. Se debe entender satisfecha la intención de este requisito si se rocía agua con un rociador muy fino en una cámara que se mantenga a 65 °C; b) Se presurizan hidrostáticamente durante 500 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años, entre 20 bar y 200 bar a 65 °C o mayor temperatura y 95 % o mayor humedad relativa. c) Se acondiciona el cilindro y el líquido a -40 °C o inferior medida en el líquido y en la superficie del cilindro;


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d) Se presuriza de 2 MPa (20 bar) a 20 MPa (200 bar) durante 500 ciclos multiplicados por la vida de servicio especificada en años, a -40 °C o temperatura inferior. Debe haber instrumentos de medida adecuados para asegurar que se mantiene la temperatura mínima del líquido durante el ciclado a baja temperatura. La tasa de ciclos de presión indicada en el punto (b) no debe superar 10 ciclos por minuto. La tasa de ciclos de presión indicada en el punto (d) no debe superar 3 ciclos por minuto excepto si se instala un transductor de presión directamente en el cilindro. Durante estos ciclos a presión, el cilindro no debe presentar roturas, fugas o fibras desdevanadas. Después del ciclo de presión a altas temperaturas, los cilindros se deben presurizar hidrostáticamente hasta que fallen, de acuerdo con lo establecido en el apartado A.12, hasta llegar a una presión mínima de rotura de 85 % de la presión mínima de rotura del diseño. Para los diseños Tipo GNV-4, se debe ensayar por fugas de acuerdo con lo establecido en el apartado A. 10, antes del ensayo de rotura por presión hidrostática.

A.8

ENSAYO DE DUREZA BRINELL

Se deben realizar ensayos de dureza a la pared paralela de cada cilindro o cilindro interno, de acuerdo con la norma ISO 6506-1 a la tasa de un ensayo por metro de longitud de la pared paralela. El ensayo se debe realizar después del tratamiento térmico final y los valores de dureza, así determinados, deben estar dentro del rango especificado en el diseño.

A.9

ENSAYO DE REVESTIMIENTO

Se deben evaluar los revestimientos por los siguientes métodos de ensayo, o normas aceptables equivalentes para el inspector. a) Ensayos de adhesión de acuerdo con la norma ISO 4624 con el método A ó B según sea apropiado. La adhesión del recubrimiento debe estar clasificada entre 4A ó 4B, según sea apropiado. b) De flexibiidad, de acuerdo con la norma ASTM D522, con el método de ensayo B, con un mandril de 12,7 mm (0,5 pulg) en el espesor especificado a - 20 °C.


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Se deben preparar las muestras para el ensayo de flexibilidad de acuerdo con la norma ASTM D522. No debe haber fisuras visualmente aparentes; c) De resistencia al impacto de acuerdo con la norma ASTM D2794. A temperatura ambiente el recubrimiento debe pasar los ensayos adicionales de impacto de 18 J (13,3 pie-libras); d) De resistencia química de acuerdo con la norma ASTM D1308, excepto por lo que se indica a continuación. Los ensayos se deben realizar utilizando el método de punto abierto y 100 h de exposición a una solución de ácido sulfúrico al 30 % (ácido de batería con una gravedad específica de 1,219) y una exposición de 24 h a un glicol polialcalino (por ejemplo: líquido de frenos). El recubrimiento no debe estar levantado, ni tener ampollas, ni presentar ablandamiento. La adhesión debe cumplir con un valor de 3cuando se ensaye de acuerdo con la norma ISO 4624; e) Exposición mínima de 1 000 h de acuerdo con la norma ASTM G154. No debe haber muestras de ampollas y la adhesión debe cumplir con un valor nominal de 3 cuando se ensaye de acuerdo con la norma ISO 4624. La pérdida máxima de brillo permitida es de 20 %; f) Exposición mínima de 500 h de acuerdo con la norma ISO 9227. Las reducciones (undercutting) no deben superar 2 mm en la marca trazada, no debe haber muestras de ampollas y la adhesión debe tener un valor nominal de 3 cuando se pruebe de acuerdo con la norma ISO 4624; g) Resistencia al desprendimiento a temperatura ambiente de acuerdo con la norma ASTM D3170. El recubrimiento debe tener un valor nominal de 7A o mejor y el substrato no debe estar expuesto.

A.10

ENSAYO DE FUGAS

Los diseños de Tipo GNV-4 se deben ensayar para fugas con el siguiente procedimiento (o con un procedimiento alterno aceptable para el inspector): a) Se secan muy bien los cilindros; b) Se presurizan los cilindros hasta la presión de trabajo con aire seco o nitrógeno que contenga un gas detectable como el helio. Cualquier fuga detectada debe ser causal de rechazo.


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NOTA: La fuga es la liberación de gas por una fisura, poro, sello roto o defecto similar. La infiltración de una pared de acuerdo con el apartado A.21 no se considera una fuga.

A.11

ENSAYO HIDRÁULICO

Cualquier presión interna, aplicada después de la autodeformación y antes del ensayo hidrostático, no debe ser superior a 90 % de la presión de ensayo hidrostático. Se debe usar una de las siguientes dos opciones:

Opción 1:

Ensayo de expansión volumétrica

a) Se debe ensayar hidrostáticamente el cilindro a no menos de 1,5 veces la presión de trabajo. En ningún caso la presión de ensayo debe superar la presión de auto deformación. b) Se debe mantener la presión durante 30 s, suficiente para que la expansión sea completa. Cualquier presión interna aplicada después de la auto deformación y antes del ensayo hidrostático no debe ser superior a 90 % de la presión de ensayo hidrostático. Si no se puede mantener la presión de ensayo por falla de los aparatos de ensayo, se puede repetir el ensayo aumentando la presión 7 bar. No se permiten más de 2 de estos ensayos. c) Cualquier cilindro que no cumpla el límite definido para rechazo debe ser rechazado y hacer que sea inservible.

Opción 2:

Ensayo de ensayo de presión

Se debe aumentar gradual y regularmente la presión hidrostática en el cilindro hasta alcanzar la presión de ensayo, no menos de 1,5 veces la presión de trabajo. Se mantendrá la presión en el cilindro de ensayo no menos de 30 s para verificar que no haya fugas.


A.12

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ENSAYO DE ROTURA A PRESIÓN HIDROSTÁTICA

La tasa de presurización no debe superar 14 bar/s a presiones superiores a 80 % de la presión de rotura diseñada. Si la tasa de presurización a presión superior a 80 % de la presión diseñada para rotura supera 3,5 bar/s, entonces se debe colocar esquemáticamente el cilindro entre la fuente de presión y el dispositivo de medida de presión, o debe permanecer durante 5 s a la presión máxima diseñada para rotura. La presión mínima requerida (calculada) para rotura no debe ser inferior a 45 MPa (450 bar) y, en ningún caso, inferior al valor necesario para cumplir los requisitos de relación de esfuerzos. Se debe registrar la presión real de rotura. La ruptura se puede presentar bien sea en la región cilíndrica o en la región del domo del cilindro.

A.13 ENSAYO AMBIENTE

DE

CICLADO A

PRESIÓN A

TEMPERATURA

Se debe realizar un ciclado a presión de acuerdo con el siguiente procedimiento: a) Se llena el cilindro a ser ensayado con un líquido no corrosivo, como aceite, agua inhibida o glicol; b) Se hace el ciclado a presión del cilindro entre 2 MPa (20 bar) y 26 MPa (260 bar) a una tasa no superior a 10 ciclos por minuto. Se debe reportar el número de ciclos hasta la rotura, así como la ubicación y la descripción de la iniciación de la falla.

A.14

ENSAYO DE AMBIENTE ÁCIDO

Se debe realizar el siguiente procedimiento de ensayo con un cilindro: a) Se expone un área de 150 mm de diámetro sobre la superficie del cilindro a una solución de ácido sulfúrico al 30 % (ácido de batería con una gravedad


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específica de 1,219) durante 100 h mientras se ensaya hidrostáticamente el cilindro a 26 MPa (260 bar); b) Se presuriza el cilindro hasta que se rompa de acuerdo con el procedimiento definido en el apartado A.12. La presión de rotura debe superar el 85 % de la presión mínima diseñada para rotura.

A.15

ENSAYO DE FUEGO

A.15.1

Generalidades

El ensayo de fuego está diseñado para demostrar que los cilindros terminados, completos con su sistema de protección de fuego (válvula del cilindro, dispositivo de alivio de presión y/o aislamiento térmico integral) especificado en el diseño, evitará la ruptura del cilindro cuando se ensaye en condiciones específicas de fuego. Se deben tener precauciones durante el ensayo de fuego, en caso de que se rompa el cilindro.

A.15.2

Colocación del cilindro

El cilindro se debe colocar horizontalmente con su fondo aproximadamente 100 mm sobre la fuente de fuego. Se debe usar un escudo metálico para evitar que el fuego directo llegue a las válvulas del cilindro, sus accesorios y/o los dispositivos de alivio de presión. El escudo metálico no debe estar(dispositivo directamente en contacto conoelválvula sistema incendio de alivio de presión delespecificado cilindro). para protección contra Cualquier falla durante el ensayo de una válvula, accesorio o tubo que no sea parte del sistema de protección previsto para el diseño, debe invalidar el resultado.


A.15.3

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Fuente de fuego

Se debe proveer llama directa sobre la superficie del cilindro, alrededor de todo su diámetro con una fuente uniforme de fuego de 1,65 m de largo. Se puede utilizar cualquier combustible para la fuente de fuego, siempre y cuando el combustible suministre un calor uniforme y suficiente para mantener las temperaturas especificadas para ensayo hasta que se haga ventear el cilindro. Para la selección- del combustible se debería tener en cuenta la contaminación del aire y otros factores. Se debe registrar la disposición del fuego con suficiente detalles para asegurar que se pueda reproducir la cantidad de calor que recibe el cilindro. Cualquier falla o inconsistencia de la fuente de fuego durante el ensayo debe invalidar el resultado.

A.15.4

Medida de la temperatura y presión

Se deben monitorear las temperaturas de la superficie con al menos tres termocuplas situadas en la parte inferior del cilindro y con una separación no superior a 0,75 m. Se debe usar un escudo metálico para evitar el contacto directo de las termocuplas con la llama directa. Como alternativa, se pueden insertar las termocuplas en bloques de metal para medida con un cuadrado inferior a 25 mm. Se debe registrar la temperatura de las termocuplas y las presiones del cilindro a intervalos de 30 s o menos durante el ensayo.

A.15.5

Requisitos generales de ensayo

Se debe presurizar el cilindro con gas natural o aire comprimido, hasta la presión de trabajo y se debe ensayar en posición horizontal a presión de trabajo y a 25 % de la presión de trabajo si no se usa un PRD activado térmicamente.


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Inmediatamente después de la ignición, el fuego debe producir una llama que toque la superficie del cilindro a todo lo largo de 1,65 m de la fuente de fuego y alrededor de todo el diámetro del cilindro. En 5 minutos después de la ignición, la temperatura de al menos una termocupla debe indicar una temperatura de 590 °C. Se debe mantener esta temperatura mínima durante el resto del ensayo. Cuando los cilindros tengan una longitud de 1,65 m o menos, se debe colocar el centro del cilindro sobre el centro de la fuente de llama. Cuando los cilindros tengan una longitud superior a 1,65 m se debe colocar el cilindro de la siguiente manera: Si el cilindro tiene un dispositivo de alivio de presión en un extremo, la fuente de llama debe empezar por el extremo opuesto del cilindro. Si el cilindro tiene dispositivos de alivio de presión en ambos extremos, o en más de un sitio a lo largo del cilindro, el centro de la fuente de fuego debe estar ubicado equidistante de los dispositivos de alivio de presión que están separados entre sí por la mayor distancia horizontal. Si el cilindro tiene protección adicional de aislamiento térmico, se deben realizar dos ensayos de fuego a presión de servicio, una con el fuego centrado en la mitad de la longitud del cilindro y la otra con el fuego iniciándose en uno de los extremos del segundo cilindro.

A.15.6

Resultados aceptables

El cilindro se debe ventear a través de un dispositivo de alivio de presión.


A.16

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ENSAYOS DE PENETRACIÓN

Un cilindro presurizado a 200 bar ± 10 bar con gas comprimido, se debe penetrar con una bala perforante con un diámetro de 7,62 mm o superior. La bala debe penetrar completamente al menos un lado de la pared del cilindro. Para los diseños de los tipos GNV-2, GNV-3 y GNV-4, el proyectil debe impactar la pared lateral a un ángulo aproximado de 45°. El cilindro no debe romperse.

A.17

ENSAYOS DE TOLERANCIA AL CORTE DEL COMPUESTO

Sólo para los diseños de los Tipos GNV-2, GNV-3 y GNV-4, se deben hacer hendiduras longitudinales en el recubrimiento de un cilindro terminado y completo con el revestimiento protector. Las hendiduras deben ser superiores a los límites de inspección visual especificados por el fabricante. Como mínimo, uno de las hendiduras debe tener 25 mm de longitud y 1,25 mm de profundidad y la otra hendidura debe tener 200 mm de longitud y 0,75 mm de profundidad, cortados en dirección longitudinal en la pared de un cilindro. El cilindro con las hendiduras se debe ciclar a presión entre 20 bar y 260 bar a temperatura ambiente, inicialmente durante 3 000 ciclos seguido de 12 000 ciclos adicionales. El cilindro no debe tener fugas ni romperse en los primeros 3 000 ciclos, pero puede fallar por fugas durante los 12 000 ciclos adicionales. Se deben destruir todos los cilindros que completen el ensayo.

A.18

ENSAYO DE AUMENTO DE ALTA TEMPERATURA

Este ensayo se requiere para todos los cilindros tipo GNV-4 y todos los diseños de los tipos GNV-2 y GNV-3 la temperatura de transición la matriz de resina no sea superior a 102 en °C.los Secuales debe ensayar un cilindro terminadovítrea de la de siguiente manera; Se debe presurizar el cilindro a 260 bar y se debe mantener a una temperatura de 100 °C al menos 200 h;


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Después del ensayo, el cilindro debe cumplir los requisitos de ensayo de expansión hidrostática (véase el apartado A.11), el ensayo de fugas (véase el apartado A.10) y el ensayo de rotura a presión hidrostática (véase el apartado A.12).

A.19

ENSAYO DE RUPTURA ACELERADA POR TENSIÓN

Sólo para los diseños de los tipos GNV-2, GNV 3 y GNV 4, se debe presurizar hidrostáticamente un cilindro a 260 bar a 65 °C. Se debe mantener el cilindro a esta presión y temperatura durante 1 000 h. Luego se debe presurizar el cilindro hasta que rompa, de acuerdo con el procedimiento descrito en el apartado A.12, excepto que la presión de rotura debe superar 85 % de la presión mínima diseñada para rotura.

A.20

ENSAYO DE DAÑO POR IMPACTO

Se debe realizar un ensayo de caída en uno o varios cilindros terminados, a temperatura ambiente, sin presurización interna y sin válvulas instaladas. La superficie sobre la cual se dejan caer los cilindros debe ser una placa de concreto lisa y horizontal, o el piso. Se debe dejar caer un cilindro en posición horizontal, con el fondo a 1,8 m sobre la superficie sobre la cual se deja caer. Un cilindro se debe dejar caer verticalmente sobre cada extremo, a suficiente altura sobre el piso o la placa, para que la energía potencial sea de 488 J, pero en ningún caso la altura a la cual se encuentra el extremo inferior debe ser superior a 1,8 m. Se debe dejar caer un cilindro sobre el domo, a un ángulo de 45°, desde una altura tal que el centro de gravedad esté a 1,8 m; sin embargo, si el extremo inferior está a menos de 0,6 m de la superficie, se cambiará el ángulo de caída para mantener una altura mínima de 0,6 m y un centro de gravedad de 1,8 m. Después del impacto de la caída se debe ciclar el cilindro a presión entre 20 bar y 260 bar a temperatura ambiente, inicialmente durante 3 000 ciclos, seguidos de 12 000 ciclos adicionales. El cilindro no debe tener fugas ni romperse en los primeros 3 000 ciclos pero puede fallar por fugas durante los 12 000 ciclos adicionales. Se deben destruir todos los cilindros que pasen este ensayo.


A.21

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ENSAYO DE INFILTRACIÓN

Este ensayo se requiere únicamente para los diseños del tipo GNV-4. Se debe llenar un cilindro terminado con gas natural comprimido hasta la presión de trabajo, se coloca en una cámara sellada a temperatura ambiente y se vigila durante 500 h para ver si tiene fugas. La tasa de infiltración debe ser inferior a 0,25 ml de gas por hora por capacidad del cilindro en litros de agua. Se debe seccionar el cilindro y se deben inspeccionar las superficies internas para buscar evidencia de agrietamiento o deterioro.

A.22 PROPIEDADES DE RESISTENCIA A LA TRACCIÓN DE LOS PLÁSTICOS Se debe determinar la resistencia a la tracción, a la fluencia y la elongación última del material del cilindro interno plástico a -50 ºC de acuerdo con la norma ISO 527-2. Los resultados del ensayo deben demostrar las propiedades dúctiles del material del cilindro interno plástico a una temperatura de -50 ºC o inferior si cumple los valores especificados por el fabricante.

A.23

TEMPERATURA DE ABLANDAMIENTO DE LOS PLÁSTICOS

Se deben ensayar los materiales poliméricos de los cilindros internos terminados de acuerdo con el método descrito en la norma ISO 306. La temperatura de ablandamiento no debe ser inferior a 100 ºC.

A.24

ENSAYOS DE LOTE DE REVESTIMIENTO

A.24.1

Espesor del revestimiento

Se debe medir el espesor de revestimiento de acuerdo con la norma ISO 2808, y debe cumplir los requisitos del diseño.


A.24.2

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Adhesión del revestimiento

Se debe medir la resistencia de adhesión del revestimiento de acuerdo con la norma ISO 4624, la cual debe tener un valor nominal mínimo de 4 al medirla con el método de ensayo A o B, según sea apropiado.

A.25

Ensayo de torque de la calota

Se debe sostener el cuerpo del cilindro a una rotación y torque de dos veces el torque especificado por el fabricante de la válvula o de la instalación del PRD aplicada en cada calota del extremo del cilindro. Se debe aplicar primero el torque en la dirección en la cual se aprieta una conexión roscada, luego en la dirección para desenroscar y finalmente de nuevo en la dirección para enroscar. Luego se debe realizar un ensayo de fuga al cilindro de acuerdo con lo establecido en el apartado A.10.

A.26

ENSAYO DE RESISTENCIA DE LA RESINA AL CORTE

Se debe ensayar una muestra de ensayo representativa de los materiales de la resina del recubrimiento compuesto, de acuerdo con la norma ISO 14130, o una norma equivalente, aceptable para el inspector. Después de 24 horas hirviendo en agua, el compuesto debe tener una resistencia mínima al corte de 13,8 MPa.

A.27

ENSAYO DE CICLADO DE GAS NATURAL

Se debe considerar especialmente la seguridad al conducir este ensayo. Antes de realizar el ensayo, los cilindros claseA.10 de diseño deben con A.12 éxito (ensayo los requisitos del a ensayo indicados en de el esta apartado (ensayo de haber fugas),pasado apartado de rotura presión hidrostática), apartado A.13 (ensayo de ciclado a presión a temperatura ambiente) y apartado A.21 (ensayo de infiltración). Se debe ciclar a presión un cilindro terminado del Tipo GNV-4, con gas natural comprimido entre menos de 20 bar y la presión de trabajo, durante 1 000 ciclos. El tiempo


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de llenado debe ser de 5 min como máximo. Excepto si el fabricante especifica otra cosa, se debería tener cuidado para asegurar que las temperaturas durante el venteo no superen las condiciones definidas de servicio. Se debe ensayar el cilindro por fugas de acuerdo con lo establecido en el apartado A.10 y debe cumplir los requisitos allí establecidos. Una vez terminado el ciclado de gas natural, se debe seccionar el cilindro y se inspeccionará el cilindro interno y la interfaz con el lomo del extremolcilindro interno para evidenciar si hay deterioro, tales como: agrietamiento por fatiga o descarga electrostática.


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ANEXO B (NORMATIVO)

INSPECCIÓN ULTRASÓNICA B.1

OBJETO

Este anexo se basa en técnicas utilizadas por los fabricantes de cilindros. Se pueden usar otras técnicas de inspección ultrasónica, siempre y cuando se haya demostrado que son adecuadas para el método de fabricación.

B.2

REQUISITOS GENERALES

El equipo de ensayo ultrasónico debe poder detectar al menos el estándar de referencia, como se con describe en el apartado B.3.2. El referencial se debe utilizar con acuerdo las instrucciones de operación del fabricante para asegurar queregularidad, la precisión de se mantiene. Se deben mantener los registros de inspección y los certificados de aprobación de los equipos. El funcionamiento del equipo debe estar a cargo de personal entrenado y supervisado por personal calificado y con experiencia, certificado para el nivel 2 de la norma ISO 9712. Las superficies exteriores e interiores del cilindro que se ensaye ultrasónicamente deben estar en condiciones adecuadas para que el ensayo sea preciso y se pueda reproducir. Se debe usar el sistema de eco de pulso para detectar cortes. Para las mediciones del espesor se debe usar el método de resonancia o el sistema de eco de pulso. Se deben usar técnicas de contacto o de inmersión. Se debe usar un método de acople que asegure la adecuada transmisión de la energía ultrasónica entre la probeta de ensayo y el cilindro.


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B.3

DETECCIÓN DE CORTES EN LAS PIEZAS DEL CILINDRO

B.3.1

Procedimiento

Los cilindros que se ensayen y la unidad de búsqueda deberán tener movimiento de rotación y traslación relativas de uno al otro, de tal manera que se describa un barrido helicoidal del cilindro. La velocidad de rotación y traslación debe ser constante dentro de ± 10 %. El paso de la hélice debe ser inferior al ancho que cubra la probeta (se debe garantizar al menos una sobreposición de 10 %) y debe estar relacionada con la anchura efectiva del eje para asegurar una cobertura de 100 % a la velocidad de rotación y traslación utilizada durante el procedimiento de calibración. Se puede usar un método alterno de barrido para detectar los defectos transversales, en el cual el barrido o movimiento relativo de las probetas y de la pieza de trabajo sea longitudinal y el movimiento del barrido debe asegurar que cubre 100 % de la superficie con cada barrido sobrepuesto cerca de 10 %. Se debe ensayar el cilindro para defectos longitudinales transmitiendo la energía ultrasónica en ambas direcciones circunferenciales y los defectos transversales en ambas direcciones longitudinales. En este caso, o cuando se hagan ensayos opcionales en las áreas de transición entre la pared y el cuello y/o entre la pared y la base, se puede hacer manualmente si no se puede hacer automáticamente. Se debe verificar periódicamente la eficacia del equipo utilizando el estándar de referencia durante el procedimiento de ensayo. Esta verificación se debe realizar al menos al iniciar y al terminar cada turno. Si durante esta verificación no se detecta la presencia de la muesca de referencia adecuada, todos los cilindros que se hayan probado después de la última verificación de aceptación, se deben probar nuevamente cuando se haya ajustado el equipo.

B.3.2

Estándar de referencia

Se debe preparar un estándar de referencia de una longitud conveniente a partir de un cilindro de diámetro y un rango de espesor de pared similar y de material con las mismas


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características acústicas y acabado superficial del cilindro que se inspecciona. Este estándar de referencia no debe tener discontinuidades que puedan interferir con la detección de las muescas de referencia. Se deben maquinar muescas de referencia, tanto longitudinal como transversalmente en las superficies interiores y exteriores del estándar. Las muescas deben estar separadas de tal manera que se pueda identificar claramente cada muesca. Las dimensiones y la forma de las muescas son de crucial importancia para el ajuste del equipo (véanse las Figuras B.1 y 6.2). -

La longitud de las muescas (E) no debe ser superior a 50 mm;

El ancho (W) no debe ser superior a dos veces la profundidad nominal (T). Sin embargo, cuando no se puede cumplir esta condición, un ancho máximo de 1 mm es aceptable; La profundidad de las muescas (T) debe ser 5 % ± 0,75 % del espesor nominal (S) con un mínimo de 0,2 mm y un máximo de 1 mm de la longitud total de la muesca. Es permisible el descentramiento (runouts) en cada extremo. La muesca debe tener bordes afilados en la intersección con la superficie de la pared del cilindro. La sección transversal de la muesca debe ser rectangular, excepto cuando se usan métodos de maquinado por erosión de chispa; en este caso se sabe que el fondo de la muesca será redondo; La forma y las dimensiones de la muesca se debe demostrar con un método adecuado.

B.4

CALIBRACIÓN DEL EQUIPO

Con el estándar de referencia descrito en el apartado 6.3.2, se debe ajustar el equipo para que produzca indicaciones claramente identificables del interior y exterior de las muescas de referencia. La amplitud de las indicaciones debe ser tan cercana a la igualdad como sea posible. Se debe usar la indicación de amplitud menor como nivel de rechazo y para fijar dispositivos visuales, audibles, de registro o de selección. El equipo se debe calibrar con el estándar de referencia o la probeta, o ambos, moviéndolos de la misma manera, en la


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misma dirección y a la misma velocidad que se usará durante la inspección del cilindro. Todos los dispositivos visuales, audibles o de registro o selección deben funcionar satisfactoriamente a la velocidad de ensayo.

B.5

MEDICIÓN DEL ESPESOR DE LA PARED

Si no se realiza la medición del espesor de la pared durante otra etapa de producción, se debe examinar 100 % la parte cilíndrica para asegurar que el espesor de la pared no sea inferior al valor mínimo garantizado.

B.6

INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS

Se deben retirar los cilindros que den indicaciones iguales o superiores a la menor de las indicaciones de las muescas de referencia. Se pueden eliminar los defectos en la superficie; después de eliminarlos, se deben volver a someter los cilindros a la detección ultrasónica de fallas y a la medición del espesor. Cualquier cilindro que demuestre tener un espesor mínimo de pared inferior al garantizado se debe rechazar.


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Convención 1.

Muesca externa de referencia

2.

Muesca interna de referencia

NOTA T (5 ± 0,75)% S pero 0,2 mm T 1 mm W 2T, pero si no es posible W 1 mm

E 50 nm

FIGURA B.1 - Detalles del diseño y dimensiones de las muescas de referencia para defectos longitudinales


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NOTA

T W E

(5 ±0,75) % pero 0,2 mm 2T, pero si no es posible 50 mm

T W

1mm 1mm

FIGURA B.2 - Presentación esquemática de las muescas de referencia para defectos circunferenciales B.7

CERTIFICACIÓN

El fabricante del cilindro debe certificar el ensayo ultrasónico. Cada cilindro que haya pasado el ensayo ultrasónico de acuerdo con esta especificación debe llevar estampado el símbolo "UT".


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ANEXO C (INFORMATIVO)

PROCEDIMIENTOS PARA APROBACIÓN Y CERTIFICACIÓN C.1

GENERALIDADES

La certificación del fabricante, la aprobación del cilindro y la supervisión del control de calidad y los procedimientos de inspección están a cargo de la autoridad reguladora (Entidad competente) o por una autoridad de inspección independiente (organismo de certificación acreditado), aprobada y designada por la autoridad reguladora (Entidad competente). Este anexo describe los procesos para tales procedimientos. Puede haber más de una autoridad independiente de inspección en el país y una autoridad de inspección puede ser de otro país.

C.2

CERTIFICADO DEL FABRICANTE

Para obtener la certificación en el país, el fabricante presenta una solicitud de aprobación (certificación) ante la autoridad reguladora. La solicitud contiene la documentación del diseño, el proceso, el control de calidad y la inspección, como se requiere en el capítulo 5. La autoridad reguladora certifica al fabricante mediante las siguientes acciones y emite un "certificado de aprobación": La autoridad reguladora examina o hace que una autoridad inspectora independiente examine la planta de fabricación, incluyendo los equipos y el control de calidad. Esto incluye observar la fabricación, los ensayos y las inspecciones. Esto se hace para verificar que la planta, los equipos, el personal y los sistemas son adecuados para producir cilindros de acuerdo con esta NTP. La autoridad reguladora ensaya o hace que se ensayen los cilindros de un lote de producción de prototipos. Estos ensayos cumplen los requisitos de los ensayos para calificación del diseño, especificados en esta NTP, dependiendo del tipo de diseño del cilindro específico en consideración.


C.3

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APROBACIÓN DE LA CLASE DE CILINDRO

C.3.1 Después de presentar la solicitud de aprobación de tipo de cilindro, la autoridad reguladora, o la autoridad de inspección independiente: Examina la documentación técnica para verificar si el cilindro se fabricó de acuerdo con la documentación técnica y si el diseño está de acuerdo con las respectivas disposiciones de esta NTP; Acuerda con el solicitante las instalaciones donde se realizaran los exámenes y los ensayos; Lleva a cabo los exámenes y ensayos u ordena los exámenes y los ensayos necesarios para determinar que se ha aplicado esta NTP y que los procedimientos adoptados por el fabricante cumplen los requisitos de esta NTP. C.3.2 Cuando el tipo de cilindro cumple los requisitos de esta NTP, la autoridad reguladora emite un certificado de aprobación al solicitante. El certificado lleva el nombre y la dirección del fabricante, los resultados y las conclusiones de los exámenes y los datos necesarios para identificar el cilindro aprobado. Se anexa al certificado una lista de las partes relevantes de la documentación técnica y la autoridad reguladora guarda una copia del certificado además de la que se entrega al fabricante. A cada fabricante se le asigna un símbolo o número de identificación, el cual se puede estampar o marcar adecuadamente en el cilindro. C.3.3 Si al fabricante se le niega la aprobación ISO del cilindro, la autoridad reguladora informa las razones detalladas por escrito de dicho rechazo.

C.3.4 El aprobación fabricante debe informartodas a lalasautoridad reguladora que equipos emitió la certificación de del cilindro, modificaciones de los o procedimientos aprobados. Se debe solicitar aprobación adicional cuando tales cambios afecten la conformidad de los cilindros con la aprobación srcinal y se expide en forma de una modificación del certificado srcinal de aprobación del cilindro.


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C.3.5 Por solicitud, cada autoridad reguladora comunica a cualquier otra autoridad reguladora la información relevante relacionada con cada aprobación ISO de un cilindro, las modificaciones aprobadas y las canceladas.

C.4

CERTIFICADO DE APROBACIÓN DEL FABRICANTE

C.4.1

Generalidades

El fabricante del cilindro guarda en su archivo los certificados de aprobación y un archivo de la documentación técnica. Este informe cumple con este anexo y está firmado por el representante autorizado del fabricante. El informe se debe guardar no menos de 15 años o durante toda la vida útil del cilindro. Por solicitud, el fabricante del cilindro entrega al comprador del mismo no menos que la información requerida en el formato 1 del Anexo E.

C.4.2

Certificado de aprobación del fabricante

El certificado de aprobación del fabricante incluye los siguientes datos, además de los datos de los ensayos requeridos para aprobación del diseño: a)

Planos y cálculos del diseño;

b) Identificación del material del cilindro y certificado de análisis y resultados de cualquier ensayo no destructivo de lotes de los materiales con los cuales se fabricaron los cilindros en particular; c)

Resultados de los ensayos mecánicos, químicos y no destructivos del

cilindro o del cilindro interno y de cualquier recubrimiento. d) Capacidad de agua de cada cilindro, en litros (I); e) Resultados de los ensayos de presión indicando (si es el caso) que la expansión volumétrica registrada para el cilindro es inferior al máximo permitido y declarado;


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f) Diseño mínimo y espesor real del cilindro; el cilindro interno y el recubrimiento. g)

C.4.3

Tara real de la masa (kg)

Informe del fabricante

El informe del fabricante debe contener no menos de la información indicada en el formato 1 del Anexo E.


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ANEXO D (INFORMATIVO)

TAMAÑO DE DEFECTOS ENSAYO NO DESTRUCTIVO (END) DESPUÉS DEL CICLADO DEL CILINDRO Se pueden usar los siguientes procedimientos para determinar el tamaño de los defectos END para los cilindros de los tipos de diseño GNV-1, GNV-2 y GNV 3: a) Para los diseños del Tipo GNV-1 con un sitio sensible a la fatiga en la parte cilíndrica, se introducen defectos externos en la pared lateral; b) A los diseños del Tipo GNV 1 con un sitio sensible a la fatiga fuera de la pared lateral y a los diseños del Tipo GNV-2 y GNV 3 se introducen cortes internos. Los cortes extremo delinternos cilindro;se pueden maquinar antes del tratamiento térmico y el cierre del c) El tamaño de estos defectos artificiales debe superar la capacidad de detección de la longitud y profundidad del defecto por el método END; d) Se ciclan a presión hasta la falla tres cilindros con estos defectos artificiales de acuerdo con el método de ensayo especificado en el apartado A.13. Si los cilindros no tienen fugas y no se rompen en menos de 1 000 ciclos multiplicados por la vida útil especificada en años, entonces el tamaño permitido de los defectos para END es igual o inferior al tamaño y ubicación del corte artificial.


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ANEXO E (INFORMATIVO)

FORMATOS PARA INFORMES E.1

GENERALIDADES

Este Anexo contiene pautas para la cantidad de información que se debe incluir en el archivo de documentación técnica relacionada con la aprobación del cilindro. Los Formatos 1 y 7 son ejemplos de formatos adecuados. El fabricante debería desarrollar los formatos 2 a 6 para identificar totalmente los cilindros y los requisitos. Cada informe debería estar firmado por la autoridad inspectora independiente y por el fabricante.

E.2

LISTA DE FORMATOS

La documentación debería incluir los siguientes formatos: Formato 1) Informe de fabricación y certificado de conformidad - claro y legible. La Figura E-1 presenta un ejemplo del formato adecuado. Formato 2) Informe de análisis químico del material de cilindros metálicos, cilindros internos y calota - incluyendo los elementos esenciales, identificación, etc. Formato 3) Informe de las propiedades mecánicas de los materiales de cilindros y cilindros internos metálicos - para reportar todas los ensayos e información requeridas por esta NTP. Formato 4) Informe de propiedades físicas y mecánicas de los materiales de los cilindros internos no metálicos - para reportar todas los ensayos y la información requerida en esta NTP. Formato 5) Informe del análisis de los compuestos - para reportar todas los ensayos y la información requerida en esta NTP. Formato 6) Informe de ensayos hidrostáticos, ciclado periódicos a presión y ensayos de rotura - para reportar todas los ensayos y la información requerida en esta NTP. Formato 7) Certificado de aprobación de tipo - la Figura E.2 contiene un ejemplo del formato adecuado.


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Fabricado por _____________________________________________________________ Situado en__________________________________________________________________ Número de registro regulatorio _______________________________________________ Marca de fábrica y número___________________________________________________ Número de serie _______________________________a _________________ inclusive Descripción del cilindro:____________________________________________________ TAMAÑO: Diámetro externo______________mm; Longitud_________ ___mm Las marcas estampadas sobre el hombro o en los rótulos del cilindro son a) "SOLO GNV" ____________________________________________________________ b) "NO USAR DESPUÉS DE": _______________________________________________ c) Marca de fábrica: _______________________________________________________ d) Número de serie o de pieza: ______________________________________________ e) Presión de trabajo, en MPa es: _________________________________________bar f) Norma: ___________________________________________________________________ g) contra srcinal incendio: ____________________________________________Tipo h) Protección Fecha de ensayo (mes y año): _______________________________________ i) Tara de la masa del cilindro vacío: ________________________________________ kq j) Marca de la entidad autorizada o Inspector: ____________________________________ k) Capacidad de agua, en litros: ______________________________________________ I) Presión de ensayo, en bares: _________________________________________________ m) Instrucciones especiales: __________________________________________________ Todos los cilindros se fabricaron cumpliendo con los requisitos de la norma _____ y de acuerdo con la descripción anterior del mismo. Los informes de los resultados de los ensayos requeridos están adjuntos. Por la presente certifico que los resultados de los ensayos fueron satisfactorios en todo sentido y cumplen los requisitos de la norma para el tipo ISO indicado antes Comentarios: _____________________________________________________________ Entidad autorizado o agencia de inspección:__ ___________________________________ Firma del Inspector: _______________________________________________________ Firma del fabricante: ________________________________________________________ Lugar: ____________________________ Fecha: ________________________________ FIGURA E.1 - Ejemplo del Formato 1: Informe de fabricación y certificado de conformidad


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CERTIFICADO DE APROBACIÓN DE TIPO Expedido por: ...........................................................................................................……….. (Entidad inspectora autorizada) .................................................................................................................................................. aplicando la norma NTC ---------------------------------------------------

..........................

Concerniente a:

.................................................................. (TIPO DE CILINDRO) Aprobación Nº................................................Fecha:............................................................. Clase de cilindro:................................................................................................................. (Descripción de la familia de cilindros (Plano No.) el cual ha recibido la aprobación de tipo)

Presión de servicio:.............................. bar Fabricante o agente: ......................................................................................... .............. (Nombre y dirección del fabricante o agente)

Se puede obtener toda la información en

....................................................... .................

(Nombre y dirección de la entidad que aprueba) .............................................................................................................. ..........................

Fecha: ......................................................... Lugar ................................ ......................... ..

.............................................................. (Firma del Inspector)

FIGURA E.2 - Ejemplo del Formato 7: Certificado de aprobación de tipo


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ANEXO F (INFORMATIVO)

ENSAYO AMBIENTAL F.1

GENERALIDADES

Este ensayo opcional sólo se aplica a los cilindros Tipo GNV 2, GNV-3 y GNV 4.

F.2

FIJACIÓN Y PREPARACIÓN DEL CILINDRO

Se ensayan dos cilindros en una condición representativa de la geometría instalada, incluyendo el revestimiento (si es aplicable), las abrazaderas, los cauchos y los accesorios de en la misma configuración cierre (esantes decir, de anillos O) que se uselaen ensayo servicio.de Laspresión, abrazaderas se pueden pintar oderecubrir instalarlas para inmersión, si están pintadas o recubiertas antes de instalarlas en el vehículo. Los cilindros se acondicionan previamente de acuerdo con el apartado F.3 y se exponen a una secuencia de ambientes, presiones y temperaturas, de acuerdo con lo establecido en el apartado F.5. Aunque es la sección cilíndrica del cilindro la que se preacondiciona y se expone a fluidos, todo el cilindro, incluyendo la sección en forma de domo, debería ser resistente a los ambientes a los cuales está expuesta al igual que las demás áreas expuestas. Como alternativa, se puede usar el método de un solo cilindro para los ensayos de inmersión ambiental y otros de exposición a fluidos que se lleven a cabo en un cilindro. En este caso, se debería tener cuidado para evitar la contaminación cruzada entre fluidos.


F.3

PREACONDICIONAMIENTO PREVIO

F.3.1

Aparatos para preacondicionar

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Se necesita los siguientes tipos de aparatos para preacondicionar el cilindro de ensayo para impacto de péndulo y gravilla. a)

Aparato de impacto de péndulo, incluyendo: Un cuerpo impactante de acero, de forma piramidal con caras triangulares equilaterales y base cuadradas, con la punta y los bordes redondeados a un radio de 3 mm; Un péndulo, cuyo centro de percusión coincide con el centro de gravedad de la pirámide; su distancia del eje de rotación del péndulo es de 1 m y la masa total del péndulo con respecto de su centro de percusión es de 15 kg; Una forma para determinar que la energía del péndulo al momento del impacto no es inferior a 30 Nm y es tan cercana a ese valor como sea posible; Un forma para sostener el cilindro en posición durante el impacto es por las calotas de los extremos o por las abrazaderas que se usen para instalarlo.

b)

Máquina de impacto de gravilla, incluyendo: Una máquina de impacto, construida de acuerdo con el diseño indicado en la Figura F.1, debe ser capaz de ser operada de acuerdo con la norma ASTM D3170, excepto por el cilindro, el cual puede estar a temperatura ambiente durante el impacto de la gravilla; Gravilla aluvial de carretera que pase por una malla de 16 mm pero quede retenida en una malla de 9,5 mm. Cada aplicación requiere 500 ml de gravilla calibrada (aproximadamente 250 a 300 piedras).


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Dimensiones en milímetros

Convención 1. Embudo 2. Tanque de combustible 3. Entrada de aire 4. Tubo de 50 mm 5. Gabinete de 500 mm de ancho, aproximadamente 6. Malla para tamaño

FIGURA F.1 - Máquina de impacto de gravilla F.3.2

Procedimiento para preacondicionar

F.3.2.1

Acondicionamiento previo para el ensayo de inmersión ambiental

Es necesario preacondicionar con impacto del péndulo e impacto de gravilla la porción del cilindro que se usa para el ensayo de “inmersión ambiental” (veáse el apartado F.4.1). Con el cilindro sin presurizar, se preacondiciona la sección central del cilindro que se sumergirá con un impacto del cuerpo del péndulo en tres sitios espaciados en una distancia aproximada de 150 mm. Después del impacto se preacondiciona cada uno de los tres sitios con impacto de gravilla. Además, se preacondiciona un sitio dentro de la porción sumergida de cada sección de domo y 50 mm (medidos axialmente) de la tangente con un solo impacto del cuerpo del péndulo.


F.3.2.2 fluidos

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Acondicionamiento previo para los demás ensayos de exposición a

Sólo es necesario preacondicionar con impacto de gravilla la porción del cilindro que se usa para los ensayos de "exposición a otros fluidos" (véase el apartado F.4.2). Se divide la sección superior del cilindro que se usa para el ensayo de “exposición a otros fluidos” en 5 áreas diferentes con un diámetro nominal de 100 mm y se marcan para preacondicionar y exponer a fluidos (véase la Figura F.2). Se verifica que las áreas no se sobrepongan en la superficie del cilindro y, cuando sólo se use un cilindro, no se debe sobreponer la sección sumergida del cilindro. Cuando sea conveniente para el ensayo, no es necesario que las áreas estén orientadas a lo largo de una sola línea. Con el cilindro sin presurizar, se preacondiciona cada una de las 5 áreas indicadas en la Figura F2 con impacto de gravilla para exposición del cilindro a otros fluidos. 1

2

Convención 1. Áreas para exposición a otros fluidos 2.

Área de inmersión (tercera parte inferior)

FIGURA F.2 - Orientación del cilindro y disposición de las áreas para exposición


F.4

AMBIENTES

F.4.1

Ambiente de inmersión

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En las etapas correspondientes de la secuencia del ensayo (véase la Tabla F.1) se coloca el cilindro horizontalmente para sumergir la tercera parte inferior del diámetro del cilindro en una solución simulada de lluvia ácida/agua salada de calle conteniendo los siguientes compuestos: -

Agua desionizada;

-

Cloruro de sodio: 2,5 % (fracción de masa) ± 0,1 %;

-

Cloruro de calcio: 2,5 % (fracción de masa) ± 0,1

-

Ácido sulfúrico: suficiente para obtener una solución con pH de 4,0 ± 0,2.

Se ajusta el nivel de la solución y el pH antes de cada paso del ensayo con el fluido. Se mantiene la temperatura del baño a 21 °C ± 5 °C. Durante la inmersión, se mantiene la sección no sumergida del cilindro al aire ambiental.

F.4.2

Exposición a otros líquidos

En las etapas correspondientes de la secuencia del ensayo (véase la Tabla F.1) se expone cada una de las áreas marcadas a una de las cinco soluciones, durante 30 min. Se usa el mismo ambiente en cada área a lo largo de todo el ensayo. Las soluciones son: -

Ácido sulfúrico: solución acuosa al 19 % (fracción de volumen); Hidróxido de sodio: solución acuosa al 25 % (fracción de masa); Metano) /gasolina: concentraciones en porcentaje de 30/70; Nitrato de amonio: solución acuosa al 28 % (fracción de volumen). Líquido limpiador de parabrisas


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Durante la exposición se coloca el cilindro con el área expuesta totalmente hacia arriba. Sobre el área expuesta se coloca una almohadilla de lana de vidrio de una capa de espesor (aproximadamente 0,5 mm) cortada a las dimensiones adecuadas. Con una pipeta se aplican 5 ml del líquido de ensayo a la almohadilla de lana de vidrio. Se verifica que toda la superficie y todo el espesor de la almohadilla estén humedecidos uniformemente. Se presuriza el cilindro y se retira la almohadilla de gasa después de presurizar durante 30 min.

F.5

CONDICIONES DEL ENSAYO

F.5.1

Ciclado a presión

En las respectivas etapas de la secuencia del ensayo (véase la Tabla F.1), se somete el cilindro a un ciclado de presión hidráulica entre 2 MPa (20 bar) y 26 MPa (260 bar) durante los pasos de temperatura ambiente y alta temperatura y entre 20 bar y 160 bar durante los pasos de baja temperatura. Se mantiene la máxima presión durante un mínimo de 60 s y se verifica que cada ciclo no demore menos de 66 s.

F.5.2

Exposición a alta y baja temperatura

En las respectivas etapas de la secuencia de ensayo (véase la Tabla F.1), se lleva la superficie del cilindro a temperatura alta o baja, al aire. La temperatura baja no debe ser superior a -35 °C y la alta debe ser de 82 °C ± 5 °C, medida en la superficie del cilindro.

F.6

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

El procedimiento del ensayo es el siguiente: a) Se preacondicionan los cilindros (o el cilindro, si se usa el método de un solo cilindro) de acuerdo con el apartado F.3.2; b) Se siguen las secuencias de exposición ambiental, ciclado a presión y exposición a la temperatura, como se define en la Tabla F.1; no se lava ni se limpia la superficie del cilindro entre los pasos del ensayo;


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c) Una vez terminadas las secuencias, se someten los cilindros (o el cilindro) a un ensayo de rotura por presión hidrostática hasta destruirlo, de acuerdo con el apartado A.12.

F.7

RESULTADOS ACEPTABLES

Se considera que el ensayo es satisfactorio si la presión a la cual se rompen los cilindros (o el cilindro) no es inferior a 1.8 veces la presión de servicio.

TABLA F.1 - Condiciones y secuencia del ensayo Pasos del ensayo Con dos cilindros Cilindro para

Otros líquidos

Con cilindro

un Ambientes

Un solo cilindro alterno

-inmersión 1

1

1

-

2

.

2 3

3

2

4

4

-

5

5

3

6

6

Otros líquidos (40 min) Inmersión

Aire Otros líquidos (40 min) Aire Otros líquidos (49 min) Aire

Número de Temperatur ciclos a a presión -

Ambiente

500 x vida de servicio (años) 500 x vida de servicio (años) 250 x vida de servicio (años) -

Ambiente

Ambiente Ambiente Baja Ambiente

250 x vida Alta de servicio (años)


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ANEXO G (INFORMATIVO)

VERIFICACIÓN DE LAS RELACIONES DE ESFUERZO CON MEDIDORES DE DEFORMACIÓN Este Anexo describe un procedimiento que se puede usar para verificar las relaciones de esfuerzo con medidores de deformación. a) Las relaciones esfuerzos-deformación de las fibras siempre es elástica, por lo tanto las relaciones de esfuerzo y las de deformación siempre son iguales. b)

Se necesitan medidores de deformación de gran elongación.

c) Loslas medidores de deformación deberían dirección de las fibras sobre cuales están montados (es se decir, con loscolocar aros deenla lafibra en el exterior del cilindro se montan los medidores en la dirección de los aros).

Método 1 (Se usa para cilindros que no tienen devanado a alta tensión)

d)

1) Se colocan los medidores de tracción y se calibran, antes de la auto deformación 2) Se mide la deformación durante la auto deformación, con presión cero después de la auto deformación y a presión de trabajo y presión mínima de rotura. 3) Se confirma que la deformación a presión de rotura dividida por la deformación a la presión de trabajo cumple los requisitos de relación de esfuerzos. En las construcciones híbridas, se compara la deformación a la presión de trabajo con la deformación de rotura de los cilindros reforzados con fibra de una sola clase.

Método 2 (Se usa para todos los cilindros)

e)

1) Se colocan los medidores de deformación y se calibran, a presión cero después del devanado y autodesgaste. 2)

Se mide la deformación con presión de cero, de trabajo y mínima de rotura.


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3) Con presión de cero, después de tomar las medidas de deformación a presión de trabajo y mínima de rotura y vigilando los medidores de deformación, se corta la sección del cilindro de manera que la región que tenga el medidor de deformación tenga aproximadamente 125 mm de largo. Se retira el cilindro interno sin dañar el compuesto. Se miden las deformaciones después de retirar el cilindro interno. 4) Se ajustan las lecturas de deformación a presión cero, de trabajo y mínima de rotura de acuerdo con la cantidad de deformación medida con presión de cero con y sin el cilindro interno. 5) Se confirma que la deformación a presión de rotura dividida por la deformación a la presión de trabajo cumple los requisitos de relación de esfuerzos. En las construcciones híbridas, se compara la deformación a la presión de trabajo con la deformación de ruptura de los cilindros reforzados con fibra de una sola clase.


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ANEXO H (INFORMATIVO)

INSTRUCCIONES DEL FABRICANTE EN CUANTO AL MANEJO, USO E INSPECCIÓN DE LOS CILINDROS H.1

GENERALIDADES

La función primaria de las instrucciones del fabricante es informar al comprador, distribuidor, instalador y usuario del cilindro cómo usarlo en forma segura a lo largo de la vida de servicio prevista.

H.2

DISTRIBUCIÓN

El fabricante debería informar al comprador que debe entregar estas instrucciones a todas las personas que participen en la distribución, manejo, instalación y uso de los cilindros. Se puede reproducir el documento para tener suficientes copias para estos fines, sin embargo, debe estar marcado para referencia de los cilindros que se entregan.

H.3 REFERENCIA A LOS CÓDIGOS, NORMAS Y DISPOSICIONES VIGENTES Se pueden dar instrucciones específicas por referencia a los códigos, normas y disposiciones nacionales o reconocidas.

H.4

MANEJO DEL CILINDRO

Se debería describir los procedimientos de manejo para asegurar que los cilindros no estén expuestos a daños o contaminación inaceptable durante su manejo.


H.5

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INSTALACIÓN

Se deberían entregar instrucciones para la instalación, con el fin de evitar que los cilindros sufran daños inaceptables durante su instalación y su operación normal a lo largo de toda la vida de servicio prevista. Cuando el fabricante especifica el montaje, las instrucciones deberían, cuando convenga, contener detalles, por ejemplo: el diseño de montaje, el uso de materiales elásticos como cauchos, los torques correctos al apretar y la forma de evitar la exposición directa del cilindro al medio ambiente y los contactos químicos y mecánicos. Los sitios donde se instale y el montaje debera cumplir las normas de instalación reconocidas. Cuando el fabricante no especifique el montaje, debería llamar la atención del comprador sobre los posibles impactos a largo plazo del sistema de montaje en el vehículo; por ejemplo: los movimientos de la carrocería y la expansión / contracción del cilindro en condiciones de presión y temperatura de servicio. Cuando sea el caso, se debería llamar la atención del comprador sobre la necesidad de que el sitio donde esté instalado no debe acumular sólidos o líquidos que puedan dañar el material del cilindro. Se debería especificar el correcto dispositivo de alivio de presión a ser fijado. Las válvulas, los dispositivos de alivio de presión y las conexiones deberían estar protegidas contra rotura en caso de colisión. Si esta protección está montada en el cilindro, el diseño y la forma de asegurarla debería estar aprobada por el fabricante. Los factores que se deben tener en cuenta incluyen la capacidad del cilindro para soportar cualquier impacto transferido por cargas y el efecto de deformaciones localizadas sobre los esfuerzos y la fatiga durante la vida del cilindro.

H.6

USO DE LOS CILINDROS

El fabricante debería llamar la atención del comprador sobre las condiciones de servicio especificadas en esta NTP, especialmente sobre el número permisible de ciclos de presión, su vida en años, los límites de calidad de gas y las presiones máximas permitidas.


H.7

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INSPECCIÓN EN SERVICIO

El fabricante debería especificar con claridad la obligación del usuario de observar los requisitos de inspección del cilindro exigidos (por ejemplo, el intervalo de re-inspección, por personal autorizado). Esta información debería ser concordante con los requisitos de aprobación del diseño y debería cubrir los siguientes aspectos:

a)

Recalificación periódica

Se requiere realizar inspección y/o ensayo de acuerdo con las regulaciones pertinentes del país. El fabricante del cilindro debería ofrecer recomendaciones para re-calificación periódica por inspección visual o ensayo durante la vida de servicio sobre la base del uso bajo las condiciones de servicio aquí especificadas. Se debería inspeccionar visualmente cada cilindro por lo menos cada 36 meses, y en el momento de cualquier reinstalación, para ver si hay daño externo y deterioro, incluyendo bajo los soportes de montaje o abrazaderas. Una agencia competente aprobada o reconocida por la autoridad reguladora debería realizar la inspección visual, de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Se deberían sacar de servicio los cilindros sin rótulos o marcas estampadas que contengan la información obligatoria, o con rótulos o marcas estampadas que contengan la información obligatoria en una forma ilegible. Si se puede identificar positivamente el cilindro por el fabricante y número serial se puede aplicar un rótulo o marca estampada en reemplazo, sin sacar de servicio el cilindro.

b)

Cilindros que han estado en colisiones

Una agencia de inspección autorizada debería volver a inspeccionar los cilindros involucrados en una colisión del vehículo. Los cilindros que no han experimentado ningún daño por impacto a raíz de la colisión pueden volver al servicio; de otro modo, debería devolverse el cilindro para evaluación por parte del fabricante.

c)

Cilindros involucrados en incendios

Una agencia de inspección autorizada debería volver a inspeccionar los cilindros que han estado sometidos a la acción del fuego, o deberían condenarse y sacarse de servicio.

NTP 111.013 2004 Cilindros

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