NTC5171

NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 5171

2003-06-26 MÉTODOS DE PRUEBAS HIDROSTÁTICAS PARA CILINDROS DE GAS COMPRIMIDO E: METHODS FOR HYDROSTATIC TESTING OF

COMPRESSED GAS CYLINDERS CORRESPONDENCIA: esta norma es idéntica (IDT) a la

norma CGA C-1: 1996 DESCRIPTORES: cilindro de acero; cilindro metálico;

cilindro de gas; ensayo.

I.C.S.: 23.020.30 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproducción Editada 2003-06-27

PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 5171 fue ratificada por el Consejo Directivo del 2003-06-26. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 115 Cilindros y tanques metálicos. AGA-FANO S.A. CRYOGAS S.A. CUERPO DE BOMBEROS DE BOGOTÁ HIDROPROB INDUSEL OXÍGENOS DE COLOMBIA, PRAXAIR Además de las anteriores, en Consulta pública el proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ACODAL AGREMGAS ANDI CÁMARA FEDEMETAL ASEOSRÍAS INGENIERÍA DE CALIDAD EMAC LTDA. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE FONDOS DE MANTENIMIENTO DE CILINDROS CDT DE GAS CICOLSA COMERCIAL INDUSTRIAL NACIONAL CONFEDERACIÓN DE LA INDUSTRIA Y COMERCIO DEL GAS

CONSORCIO CCIM EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN INVIMA LOCTITE DE COLOMBIA MINISTERIO DE DESARROLLO MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PÚBLICOS DOMICILIARIOS

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales.

DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5171

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MÉTODOS DE PRUEBAS HIDROSTÁTICAS PARA CILINDROS DE GAS COMPRIMIDO 1. INTRODUCCIÓN La prueba hidrostática para cilindros de gas comprimidos, como está especificado por el Departamento de Transporte de los Estados Unidos (DOT), en el Título 49, del Código de Regulaciones Federales (CFR), y en Canadá a través del Departamento de Transporte Canadá (TC) en CSA B339, se requiere para cilindros nuevos así como para recalificación de cilindros usados. Una copia actual de documentos aplicables debe estar disponible para facilitar su revisión. NOTA Para la prueba y recalificación de cilindros fabricados bajo una excepción, una copia actual de dicha excepción debe estar disponible para su revisión. 2. GENERALIDADES 2.1 MÉTODO DE CAMISA DE AGUA Este método es aplicable a toda prueba hidrostática cuando se requiera determinar la expansión volumétrica. Esta consiste en encerrar un cilindro lleno de agua, dentro de una camisa de prueba llena de agua. Una presión interna es aplicada al cilindro, causándole una expansión. La expansiones volumétricas Total y Permanente del cilindro son determinadas midiendo la cantidad de agua desplazada por la expansión del cilindro cuando está bajo presión y luego que la presión es liberada. Este es el único método de prueba hidrostática que calificará los cilindros para cargarlos un 10 % por encima de la presión de servicio estampada en el hombro del cilindro. (Los cilindros pueden ser marcados con el más después de realizar la prueba). 2.2 MÉTODO DE EXPANSIÓN DIRECTA Este método es aplicable para pruebas hidrostáticas cuando se requiera determinar la expansión volumétrica. Sin embargo, tiene en la práctica limitaciones en su uso. Esta consiste en forzar un volumen conocido y medible de agua dentro del cilindro lleno con un peso de agua conocida y una temperatura conocida, y midiendo el volumen de agua expulsada del cilindro cuando la presión es liberada. La expansión volumétrica permanente del cilindro es calculada restando el volumen de agua expelida del cilindro de la del volumen de agua forzada dentro del cilindro. La expansión volumétrica total es calculada restando el volumen de agua debido a la compresibilidad y el volumen de agua forzado en el cilindro para aumentar la presión, a la presión deseada de prueba. Aunque este procedimiento permite también medir la expansión


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elástica, las regulaciones no permiten este método de prueba para ser usado para recalificar un cilindro para ser cargado un 10 % por encima de la presión de servicio estampada en el hombro del cilindro. (Los cilindros NO pueden ser marcados con el más después de realizar la prueba). 2.3 MÉTODO DE PRESIÓN DE PRUEBA Este método (también conocido como Prueba Hidrostática modificada) es permitido donde las regulaciones no requieren la determinación de la expansión total y la permanente. Esta consiste en examinar un cilindro, bajo presión, de fugas, protuberancias o cualquier defecto visible. Secciones apropiadas del Título 49 del CFR o CSA B339 permiten que ciertos recipientes especificados, usados en servicio no corrosivo, sean probados por este método. 2.4 REGISTRO: APLICABLE A LOS MÉTODOS DE CAMISA DE AGUA, EXPANSIÓN

DIRECTA Y PRESIÓN DE PRUEBA La estación de pruebas y sus aparatos usados en pruebas así como su procedimiento deberán ser aprobados por una Agencia de Inspección Independiente (IIA) certificado por el DOT. O en su defecto por la entidad designada por el estado para tal efecto. 2.5 INSPECCIÓN DE CILINDROS Independientemente del tipo de método de prueba hidrostática usado, las regulaciones federales especifican que la prueba periódica deberá incluir un examen de inspección visual externa e interna del cilindro. La prueba será requerida para cumplir con los procedimientos de inspección visual y los criterios de aprobación, rechazo y condenación de cilindros contenidos en las NTC 5136 “Inspección visual de cilindros de aluminio de alta presión para gases comprimidos”, NTC 5137 “Inspección visual de cilindros de acero para gases comprimidos” y en las publicaciones de la CGA. C-6. Estándares para la Inspección Visual de cilindros de acero para gas comprimido. C-6.1 Estándares para la Inspección Visual de cilindros de aluminio de alta presión para gas comprimido. C-6.2. Guía para Inspección Visual y Recalificación de cilindros de alta presión reforzados con fibra. C-6.3. Guía para Inspección Visual y Recalificación de cilindros de aluminio de baja presión para gas comprimido, y/o C-8. Estándar para recalificación de cilindros de acero sin costura DOT-3HT. 3. DEFINICIONES 3.1 exactitud la diferencia entre el valor real y el indicado en el manómetro expresado como un porcentaje de margen total del manómetro. 3.2 bar medida de Presión, comúnmente usada para estampar la presión de servicio en los cilindros. 1 bar = 14,5 psi. 3.3 calibración proceso de graduación de la escala de presión o ajuste de mecanismos, para colocar el instrumento en los límites de exactitud.


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3.4 verificación de la calibración chequeo de un manómetro por comparación con uno sólo utilizado para esto y poder determinar los errores en los puntos específicos de la escala. 3.5 condena se determina que un cilindro es inservible para el transporte seguro de gases. El cilindro no puede ser restaurado por reparación, recalificación u otros procedimientos. 3.6 cilindro un recipiente de forma cilíndrica con capacidad de agua menor igual a 454 kg. (1 000 lb de capacidad de agua) diseñado para una presión interna mínima de 276 kPa, abs (2,8 bar, 40 psi). 3.7 defecto una imperfección de suficiente magnitud que requiere que el cilindro sea retirado del servicio. 3.8 expansión elástica incremento del volumen bajo la aplicación de una presión, el cilindro se recupera cuando la presión es liberada. 3.9 error la diferencia entre el valor indicado y el valor real de la variable a ser medida. 3.10 expansión incremento en el volumen del cilindro bajo la aplicación de una presión. 3.11 prueba hidrostática proceso de calificación de un cilindro consistente en la aplicación de una presión interna midiendo la expansión del cilindro, generalmente realizado con agua, pero otro liquido o gas a presión puede ser utilizado. 3.12 inspector independiente una empresa de inspección aprobada por el DOT como se describe en 49 CFR 173.300ª 3.13 kPa en esta publicación kPa indicará presión manométrica a menos que en otra parte sea nombrado. P. Ej (kPa, abs) para presiones absolutas y (kPa, diferencial) para diferencia de presiones. Todos los valores en kPa están redondeados por arriba CGA P-11, Guía de la práctica métrica para la industria de gas comprimido. 3.14 prueba periódica una prueba de presión por presurización interna


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a) en una camisa de agua u otro dispositivo apropiado para la medición de la expansión del cilindro o

b) sin determinar la expansión del cilindro (Ensayo de Presión de Prueba o Prueba

hidrostática modificada) 3.15 expansión permanente aumento en el volumen del cilindro debido a la aplicación de presión que no se recupera cuando la presión se libera. 3.16 ensayo presión de prueba procedimiento de calificación de cilindros que consiste en la aplicación de una presión interior sin medir la expansión del cilindro. (Prueba hidrostática modificada). 3.17 incertidumbre de lectura la incertidumbre inherente en la habilidad del operario para determinar el valor de presión indicado en una lectura. 3.18 número de identificación de prueba (rin retester's identification number) código de cuatro caracteres asignado por DOT para identificar una estación de pruebas cuando realiza recalificación, reparación y reconstrucción de cilindros. 3.19 cilindro rechazado cilindro no permitido para transporte seguro de gases. No puede ser restaurado por reparación, recalificación u otros procedimientos. 3.20 presión de servicio presión marcada sobre el hombro del cilindro. Generalmente después de la sigla DOT y el tipo de material del cilindro. 3.21 inspección visual examen interno o externo realizado como parte de la recalificación de un cilindro. 3.22 ensayo de expansión volumétrica prueba hidrostática que determina la expansión volumétrica de un cilindro usando el método de camisa de agua. 3.23 capacidad de agua total de masa o volumen de agua contenido en un recipiente a una temperatura 15 ºC (59 ºF) y a una presión de 101,325 kPa, abs (14,7 psi).


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3.24 patrón de trabajo usado como estándar de calibración (manómetros, cilindros y transductores) tendrán una precisión que es altamente significativa que la de los aparatos a ser probados y que tienen una ruta documentada para NIST. 4. MÉTODO DE CAMISA DE AGUA 4.1 ALCANCE El método de camisa de agua es el preferido para probar cilindros en la industria de gases comprimidos. Consiste en suspender o soportar un cilindro lleno de agua dentro de un recipiente lleno de agua (camisa de agua). El cilindro debe estar libre para que pueda expandirse en todas las direcciones. La camisa debe estar sellada y el dispositivo de medida de expansión debe estar en cero. (Figura 2). El cilindro es entonces presurizado hasta alcanzar la presión de prueba. Como el cilindro se expande bajo presión, el agua de la camisa es desplazada hacia los dispositivos de medida de expansión. Este volumen de agua desplazada representa la expansión total del cilindro (Figura 3). El cilindro debe mantenerse presurizado, a la presión de prueba, por 30 s como mínimo, o más si es necesario para asegurar una completa expansión, que se evidencia con la estabilización del manómetro y las lecturas de expansión. La presión es entonces liberada, y como el cilindro se contrae, el agua desplazada retorna a la camisa desde el dispositivo de medida de expansión. El volumen remanente desplazado de agua por encima de cero, si lo hay, representa la expansión permanente del cilindro (Figura 4). La rata de expansión permanente a expansión total es calculada dividiendo la expansión permanente sobre la total. La rata puede convertirse en porcentaje multiplicándola por 100. La diferencia entre la expansión total y la expansión permanente representa la expansión elástica. 4.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE PRUEBAS 4.2.1 Sistema de expansión 4.2.1.1 Camisa de agua Debe construirse de acero o algún otro material de tamaño y resistencia adecuados para que no se deforme por el peso del agua y las tensiones de la prueba. La camisa de agua debe contener una válvula de seguridad o de alivio adecuada u otros medios convenientes de alivio de presión en caso de una ruptura del cilindro u otro descargo rápido de presión. La camisa de agua debe tener el tamaño suficiente para permitir que el cilindro se expanda libremente en todas las direcciones. La camisa de agua y la tapa de sellado deben ser diseñadas para prevenir fugas o acumulación de aire.


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J

I

D

C

A

B

L

FH

G

K

E Entrada de agua

Clave Descripción A Cilindro B Camisa de agua con tapa de alivio sellada y conexiones

de alta y baja presión C Adaptador de ensayo D Conexión de presión E Bomba manual, por aire, eléctrica o impulsado por motor F Dispositivo indicador de presión G Medidor maestro H Registro de gráfica de presión I Dispositivo medidor de expansión (indicador, buretas o

una balanza digital) J Cilindro calibrado K Válvula de aislamiento L Puerto de ruptura, de seguridad Válvulas de control, agua, eléctrica, aire: operada

manualmente o automáticas mediante PLC

Figura 1. Esquema del método de ensayo de la camisa de agua

0PSI

0CC

0

Punto cero Expansión total Expansión permanente

Presión de ensayo

Nivel de referencia

100CC

0

2CC00

PSI

Figura 2. Punto cero Figura 3. Expansión total Figura 4. Expansión permanente 4.2.1.2 Sistema de medición de expansión El sistema de medición de expansión sea una bureta u otro dispositivo debe ser tal que:


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- Se fabrique con un rango de exactitud de ± 0,5 % o mejor. - Permitir la lectura incremental de la expansión del cilindro a una resolución de

± 1,0 % de la expansión total, o para las lecturas de la expansión total ≤ 10 cc, una lectura de 0,1 cc es aceptable.

- Estableciendo una resolución para la interpolación de medidas, se permita el

punto medio de los incrementos marcados en la bureta. Por ejemplo, una bureta con incrementos de 1,0 cc puede leerse incrementos de 0,5 cc. Esto significa que dicha bureta podría usarse para probar un cilindro con expansión total mayor o igual que 50 cc. 4.2.1.2.1 Sistema de buretas Para el sistema de buretas, todas las mediciones deben ser tomadas al mismo nivel de referencia y desde la parte baja del menisco (Figura 5). El punto referencia debe estar posicionado de tal manera que quede al nivel de los ojos. El conjunto de buretas debe ser movible para que el nivel de agua, en el nivel cero, la expansión total y la expansión permanente estén siempre a la misma altura en los momentos de toma de lecturas. Este nivel de agua de lectura siempre debe estar por encima del punto más alto de la camisa de agua y sus tubos conectores. 4.2.1.2.2 Sistemas sin buretas Para estos sistemas sin buretas, el dispositivo de medida de expansión debe ser tal que ningún cambio en el nivel de agua afecte la precisión requerida. 4.2.1.3 Conexiones asociadas de tubería Todas las tuberías conectoras deben ser de un tamaño y un material que no se deforme bajo el peso del agua y presión de prueba y estar adecuadamente diseñada e instalada de manera que se prevenga aire atrapado, restricción de flujo o expuesta a daños externos. Todas las válvulas de llenado, del sistema de expansión, de purga, etc. Deben ser seleccionadas, instaladas y mantenidas para asegurar su desempeño libre de fugas. 4.2.2 Sistema de presión 4.2.2.1 Sistema alimentador de presión El sistema alimentador de presión debe ser capaz de llegar de una forma segura a la presión de prueba deseada. Deben controlarse las ratas de presurización para que las presiones de prueba puedan ser con precisión y en forma gradual ser logradas. 4.2.2.2 Dispositivo indicador de presión Los sistemas indicadores de presión pueden ser manómetros u otros dispositivos adecuados que:


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- Deben ser calibrados con una precisión de ± 1,0 % que abarca el rango del 90 % al 110 % de la mínima presión de prueba prescrita.

- Debe permitir lecturas de presiones de prueba a una resolución de ± 1,0 % en el

rango de 90 % al 110 % de la mínima presión de prueba prescrita. Para dispositivos análogos, el punto medio de interpolación en los incrementos marcados en el manómetro son permitidos.

- Deben haber sido certificados por el fabricante para un rango total de precisión

del ± 0,5 % o mejor. - Deben ser recalibrados periódicamente. (Véase el apéndice B). Se recomienda que las presiones que indican los dispositivos, sean operadas dentro del medio tercio de su rango total. Los indicadores de presión equipados con un pin de parada, deben ser modificados quitando el pin o ponerlo 1/2 pulgada debajo del punto cero para no doblar o cambiar la posición de la aguja del indicador. Alterando el ajuste de una presión que indica el dispositivo invalidarán su certificado de calibración.

10

5

0

220

215

210

200

190

185

180

175

225

195

0

5

10Indicador del punto de referencia

190 cc 7,0 cc

Cilíndro listo para

presión

Toma de la lectura

de la expansión

total

Toma de la lectura de la expansión

permanente

0

5

10

Profundidad del menisco a la mitad

entre 2,0 y 3,0registro a 2,5 cc

0

10

5

La profundidad del menisco puede estar entre 2,0 y 2,5 pero más cercano a 2,0registro a 2,0 cc

Selecciones y use una bureta que asegure una lectura de la expansión total, la cual puede ser leída con una exactitud del 1 %.

Figura 5.

4.2.2.3 Dispositivo grabador de presiones El uso de estos dispositivos no es requerido. Sin embargo, si es utilizado, el dispositivo deberá ser compatible con la máxima capacidad del sistema de presión. El sistema grabador debe ser ajustable para que la correlación con el indicador de presión sea alcanzada.


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4.2.2.4 Conexiones asociadas de tuberías Todas las válvulas de presión, montajes y tubería de unión serán de un tamaño y material apropiado para soportar las presiones y las tensiones de la prueba y estar adecuadamente diseñada e instalada de manera que se prevenga aire atrapado, restricción de flujo o expuesta a daños externos. Adicionalmente componentes del sistema de suministro de presión tales como cámaras oleaje, depósitos, amortiguadores de pulsación acumuladores, etc., se seleccionarán de acuerdo con la capacidad del ciclo de presión y las máximas presiones de prueba. Todos los componentes del sistema de suministro de presión deben ser seleccionados, instalados y mantenidos adecuadamente, para garantizar un funcionamiento libre de fugas. PRECAUCIÓN En el diseño y construcción del sistema de presión, debe darse consideración a riesgos potenciales asociados con la contención de fluidos bajo alta presión. El uso de equipos adicional de seguridad tales como dispositivos de alivio, escudos contra explosión, jaulas de prueba, etc., son recomendables para prevenir posibles lesiones al equipo y al personal de prueba. 4.2.3 Equipo medidor de tiempo El sistema de pruebas deberá incluir un dispositivo capaz de medir con exactitud la duración de la prueba. 4.3 CILINDRO DE CALIBRACIÓN Un cilindro de calibración se requiere para realizar el procedimiento de comprobación de los métodos de prueba donde la determinación de la expansión volumétrica se requiere. La calibración del cilindro es un uso normal derivado para demostrar la integridad del aparato de pruebas y confirmar la exactitud del PID y EID. Un cilindro de calibración es un cilindro que ha sido especialmente preparado para que no experimente expansiones permanentes a las presiones a las que éste ha sido calibrado. Las lecturas de expansión del cilindro deben ser repetibles y lineales. La exactitud del PID y el EID, usadas para el proceso de calibración deben tener trazabilidad con el NIST. Los instrumentos de calibración del cilindro asegurarán lecturas de la presión y la expansión correspondientes, con exactitudes de ± 1,0 % o mejor a lo largo del rango de mínimo de presiones de prueba prescritos. Una certificación muestra la presión real y el valor de la expansión para cada nivel de calibración de presión, esta debe proporcionarse con el cilindro. El original firmado de la certificación de calibración debe mantenerse en un lugar seguro y una copia de éste debe colocarse delante o cerca de la consola de pruebas hidrostáticas. 4.3.1 El diseño preferido para un cilindro de calibración es aquel en que se saben los valores de expansión exactos a las presiones a las que los cilindros serán probados. El cilindro calibrado debe ser tal que puedan leerse la presión y valores de la expansión con precisión usando la camisa de agua, dispositivo indicador de presión y dispositivo medidor de expansión que se usarán para probar cilindros. Un cilindro calibrado no requiere recertificación periódica con tal de que los valores de la expansión certificados no hayan sufrido cambio. En el evento en que los valores de expansión certificados sean inexactos (Refiérase al numeral 4.4), el cilindro debe ser recalibrado, preferiblemente por la compañía que inicialmente realizó la calibración. 4.3.2 Instrucciones para el cuidado del cilindro de calibración. No almacenar el cilindro en lugares sujetos a altas o bajas temperaturas extremas. El cilindro de calibración debe mantenerse cerca del aparato de pruebas para que la temperatura del agua dentro del cilindro y la de la camisa de agua sean aproximadamente iguales. No sobre presurice el cilindro de calibración más allá del rango certificado. El cilindro de calibración no debe usarse para reducir


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la velocidad de bombeo cuando están probándose cilindros o para cualquier otro propósito que no sea el de verificar la integridad de aparato de prueba y su exactitud. Siempre deje el cilindro lleno de agua. Si el cilindro debe vaciarse, debe secarse inmediatamente para evitar la pérdida de la pared y la pérdida subsecuente de la calibración debido a corrosión. Un acople para prueba debe quedar en el cilindro de calibración para evitar el daño de los hilos de la entrada. El exterior del cilindro debe mantenerse pintado para evitar corrosión. 4.4 PRUEBA DE COMPROBACIÓN DE EXACTITUD DE SISTEMA Importante al inicio de cada día antes de realizar pruebas, en su totalidad, el sistema de pruebas deberá demostrar una precisión dentro de ± 1,0 % a lo largo del rango de presiones al cual va a ser usado. El sistema de pruebas incluye todos los dispositivos indicadores de presión, medida de expansión y la camisa de agua que serán usados durante el día (véase la Nota 3 página 8). Para verificar la precisión del sistema de pruebas siga los siguientes pasos del procedimiento mostrado como sigue: a) El cilindro de calibración es colocado dentro de la camisa de agua y esta es

sellada. b) La válvula de despresurización debe estar en posición abierta. c) Se agrega agua al sistema de expansión, y el nivel se coloca en cero. d) Al sistema de expansión se le permite estabilizarse en un tiempo mínimo de un

minuto. Si el sistema de medición de expansión no se estabiliza en cero, véase el numeral 4.5

e) Seleccione el valor de expansión, del certificado de calibración del cilindro, a la

presión para el cual la precisión del sistema va a ser verificado (véase la Nota 3 página 8).

f) Incremente gradualmente la presión hasta que la expansión indicada por el

medidor de expansiones esté en el mismo valor del valor seleccionado. g) Cuando el valor deseado es alcanzado, detenga la presurización y manténgala

por 30 segundos. La PID (presión del manómetro) debe indicar la presión de prueba en el punto de verificación con ± 1,0 %. La expansión y la presión deben mantenerse durante los 30 s. Si la expansión o la presión no se estabilizan en ± 1,0 %, véase el numeral 4.5 (véanse las Notas 1 y 2 más adelante).

h) Una vez la estabilización es conseguida, quite la presión del sistema. Con la

válvula de despresurización abierta, el sistema de medición de expansión deberá indicar cero. (Si el medidor de expansiones indica cero, el sistema de pruebas tendrá la exactitud correcta y está listo para probar cilindros).

Si al final las lecturas no son iguales acero, el sistema de pruebas no es preciso. Chequee el sistema por fugas, acumulación de aire, variación de temperatura, bloqueo en las líneas del sistema de expansión, etc. Si el problema no es encontrado, los manómetros, el medidor de expansiones o el cilindro de calibración pueden estar descalibrados.


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NOTA 1 Si el sistema de pruebas se le va a verificar la precisión a más de una presión, no es necesario liberar la presión y retornar a cero en cada nivel de presión. Tampoco es necesario mantener la presión por 30 s en cada nivel de presión, pero al sistema deberá permitírsele estabilizar en cada nivel de presión antes de continuar hasta el nivel más alto de presión. Esto es necesario para mantener los 30 s en el nivel más alto de presión antes de liberar la presión del sistema. NOTA 2 Esta verificación puede también ser lograda aplicando presión al sistema hasta que la PID (presión del manómetro) muestre la presión de verificación seleccionado. El medidor de expansiones deberá leer con ± 1,0 % del valor de expansión certificado para el cilindro de calibración usado a esa presión. NOTA 3 Es requerido, mientras que la verificación del sistema es realizada que varios puntos de verificación (Ej. presiones o expansiones), sean tomados para asegurar: 1. que la verificación es conducida dentro de 500 psig de cualquier presión de prueba igual o mayor a 3 000 psig (20 640 kPa) ó dentro del 10 % para cualquier presión de prueba menor a 3 000 psig (20 640 kPa); 2. Para las presiones que requieran verificarse, la prueba se realiza a la presión de prueba o por debajo de la mínima, y en o por encima de la siguiente presión de prueba establecida; y 3. Para todas las presiones de prueba aplicables a los cilindros que serán probados en el día. ADVERTENCIA Cuando se verifica un nuevo sistema, o uno con el cual el operario no este familiarizado, se recomienda que el ensayo inicial sea realizado a una presión por debajo del máximo de calibración del cilindro calibrado. Esto reducirá la posibilidad de daño en el cilindro de calibración en el evento en que el sistema no sea preciso y la presión sea aplicada a un nivel más alto que el deseado. 4.5 PROBLEMAS DEL SISTEMA DE PRUEBAS Como se estableció en el numeral 4.4, la precisión del sistema de pruebas puede ser afectado por fallas en el sistema de presión, el sistema de expansión o la variación de la temperatura. La falla en el sistema de presión es evidente por la caída de la presión mostrada en el indicador de presión. Si esta disminución está acompañada por un aumento en el nivel de la bureta, puede ser una fuga de presión en el sistema de expansión. Si la disminución está acompañada por una caída en el nivel de la bureta, puede ser una fuga de las válvulas del sistema de presión o la tubería asociada. La falla en el sistema de expansión generalmente es evidente por un aumento o disminución en el nivel de la bureta durante el período inicial de estabilización. Una caída en el nivel de la bureta puede indicar fugas en válvulas, en el sello de la tapa de la camisa o en la tubería asociada. Un aumento en el nivel de la bureta puede indicar una fuga en las válvulas o una intrusión de alta presión. Errores bajo la variación de la temperatura son generalmente evidenciados por el aumento o caída en el nivel de la bureta durante el período inicial de estabilización. Sin embargo las variaciones de temperatura pueden afectar las lecturas de expansión durante todas las fases de la prueba. Los problemas relacionados con temperatura son los más comunes en la prueba de cilindros. Cuando se sospecha de una variación de temperatura, es crítico para extender la duración de cualquier fase de la prueba que está siendo afectado. Dando suficiente tiempo, una variación de temperatura se debe estabilizar en el futuro, considerando que una fuga, normalmente continuará causando su efecto a una proporción constante. Una vez verificado, los problemas deberán ser corregidos, y la verificación del sistema de pruebas deberá estar de acuerdo con el numeral 4.4. los efectos de la diferencia de temperatura de los fluidos de prueba pueden afectar significativamente la habilidad del sistema de pruebas de lograr la calibración apropiada. Si con los procedimientos anteriormente descritos no se puede identificar el problema, la variación de temperatura debe sospecharse, e intentar estabilizar las temperaturas de los fluidos de prueba con condiciones ambientales.


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4.5.1 Sistema de Presión 4.5.1.1 Dispositivo indicador de presión El dispositivo indicador de presión puede ser impreciso o defectuoso. La verificación de la exactitud del indicador de presión puede ser realizada usando un manómetro patrón. Si usando el manómetro patrón, el sistema no obtiene una precisión de ± 1,0 %, recalibre o cambie el indicador de presión. 4.5.1.2 Dispositivo grabador de presión Una dispositivo grabador de presión puede usarse para indicar una fuga de presión, que puede ser indicativo de una fuga en el sistema de presión. Si el dispositivo grabador de presiones no corresponde a la medida de la prueba, debe ajustarse o desactivarse antes de a probar cilindros. 4.5.1.3 Fugas Las siguientes son algunas de las áreas más comunes en las que las fugas pueden ocurrir en el sistema de presión: - Adaptador de pruebas (en el cuello del cilindro) - Conexión de alta presión en la tapa de la camisa. - Cierre de alta presión y válvulas de descarga de alta presión. - Válvulas cheque (si son usadas) - Bomba - Todas las demás uniones y conexiones de alta presión. 4.5.1.4 Válvulas Verificar que todas las válvulas en el sistema de presión han sido seleccionadas para usar en el máximo de presión en que los cilindros serán probados y han sido instaladas con el flujo en la dirección apropiada. La fuga de la válvula puede ocurrir en el vástago, el área del asiento o a la conexión externa a la tubería. 4.5.1.5 Sistema alimentador de presión Verificar que la bomba usada en el sistema alimentador de presión esté diseñada para operar a la máxima presión a la que los cilindros van a ser probados. Hay muchos tipos de diseños de bombas. Refiérase al manual del fabricante para especificaciones de la bomba a ser usada. 4.5.1.6 Contaminación Objetos extraños tales como depósitos de metal o mineral pueden ser resultado de accesorios componentes del sistema, procedentes del cilindro o a través de la fuente de agua. La contaminación puede causar daño a las bombas y válvulas o puede causar obstáculo de la tubería produciendo la incapacidad para calibrar el sistema de prueba dentro de los requerimientos de ± 1,0 % de exactitud.


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4.5.1.7 Tubería Verificar que todos los montajes, válvulas y otras conexiones no muestren algún signo de fuga. Fugas muy pequeñas, tan pequeñas como una gota de agua, pueden causar problemas significativos. 4.5.1.8 Alimentación de agua Donde el agua de la ciudad es usada, use un depósito de agua o aísle la presión de agua de la ciudad por medio de una válvula de cerrado. Los problemas que pueden ocurrir se minimizan. 4.5.2 Sistema de expansión 4.5.2.1 Dispositivo medidor de expansión El dispositivo medidor de expansiones puede ser inexacto o deficiente. Recalibre o reemplace el dispositivo medidor de expansiones como se requiera. 4.5.2.2 Fugas Las siguientes son algunas de las áreas más comunes en las que las fugas pueden ocurrir en el sistema de expansión: - Sellos de la tapa de la camisa. - Fusible de la camisa. - Otras uniones y conexiones. 4.5.2.3 Válvulas Verificar que todas las válvulas usadas en el sistema de expansión hayan sido seleccionadas apropiadamente para usar en la aplicación en que han sido diseñadas y han sido instaladas con el flujo en la dirección apropiada. Una fuga en la válvula puede ocurrir en el vástago, el área del asiento o las conexiones externas de la tubería. 4.5.2.4 Tubería Verifique que todos los montajes, válvulas y otras conexiones no muestren algún signo de fuga. Fugas muy pequeñas, tan pequeñas como una gota de agua, pueden causar problemas significativos. 4.5.2.5 Contaminación Verificar que la camisa, todas las tuberías asociadas y el dispositivo medidor de expansiones estén limpios. 4.5.2.6 Acumulación de aire Verificar que toda la tubería esté diseñada y configurada para asegurar que el aire no quede atrapado entre la camisa y el sistema medidor de expansión. El sistema de prueba estará dispuesto de tal forma que todo el aire pueda eliminarse del sistema de expansión.


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4.5.3 Variación de temperatura Es crítico mantener temperaturas íntimas, estables para realizar pruebas con precisión. Las temperaturas del ambiente, el agua entrante, el agua de la camisa y la del cilindro sean medidas y mantenerlas lo más cercanas posibles entre sí. Mientras que resultados exactos puedan ser obtenidos cuando probamos en cualquier temperatura, todas estas deben estar en el mismo rango. 4.5.4 Cilindro de calibración Los sistemas de presión y expansión deberán ser verificados antes de seguir los pasos para verificar el cilindro de calibración. Si el cilindro de calibración no ha sido recientemente presurizado en su punto más alto, este deberá ser presurizado en su punto más alto de una a tres veces para determinar si este retornará al punto cero de expansión. Si el cilindro de calibración retorna a cero, volver a los pasos de verificación en el numeral 4.4. Si al problema anterior, en los procedimientos, no encuentra la razón del por qué el sistema de prueba no puede ser calibrado dentro del ± 1,0 % de exactitud requerido, se debe desconfiar del cilindro de calibración. 5. MÉTODO DE EXPANSIÓN DIRECTA 5.1 ALCANCE El método de expansión directa para pruebas hidrostáticas a cilindros, determina la expansión total y permanente del cilindro midiendo la cantidad (peso y volumen) de agua forzada dentro del cilindro presurizado a la presión de prueba prescrita y la cantidad de agua que no ha sido expulsada del cilindro después que la presión ha sido liberada. Aunque la diferencia entre la expansión total y permanente es la expansión elástica, el DOT determinó que éste método de pruebas no es suficientemente preciso para calificar cilindros para usar con una presión de carga del 10 % por encima de la presión marcada de servicio. El uso de este método de pruebas es muy crítico en esta aplicación, porque muchas medidas precisas de volumen, peso y temperatura deben ser tomadas cuando se determina la compresibilidad del agua. Esta determinación debe ser hecha para distinguir el volumen del agua representada en la expansión del cilindro del volumen que representa la compresión del agua. Un error en error en esos cálculos de 2 °F (1,1 °C) cuando se esta probando un cilindro 3AA2264 con un volumen interno de 2 640 pie3 (43,3 l) pueden resultar en un error en la determinación de la expansión mayor a ± 1 % que es lo permitido. 5.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE PRUEBAS 5.2.1 Sistema de expansión 5.2.1.1 Sistema de medidas de expansión Refiérase al numeral 4.2.1.2 En aparatos de prueba en expansión directa la bureta (graduada en centímetros cúbico); (1) actúa como una reserva graduada en que el volumen de agua requerido para alcanzar la presión de prueba es bombeado y monitoreado; y (2) está normalmente localizada y fija en una posición por encima del cilindro que va a estar bajo prueba.


15

5.2.1.2 Tubería asociada Todas las válvulas de presión, montajes y tubería de unión serán de un tamaño y material apropiado para soportar las presiones y las tensiones de la prueba y estar adecuadamente diseñada e instalada de manera que se prevenga aire atrapado, restricción de flujo o expuesta a daños externos. Todas las válvulas de llenado, válvulas de ajuste, válvulas de purga , etc. deben ser seleccionados, instalados y mantenidos adecuadamente, para garantizar un funcionamiento libre de fugas. NOTA 1 Presión de prueba, periodo de reprueba, y criterio de rechazo por porcentaje de expansión permanente para especificaciones DOT y TC así como cilindros con excepciones están citados en el título 49 del CRF, CSA B339 y en las excepciones vigentes. NOTA 2 Cualquier presión interna aplicada al cilindro, antes de la presión de prueba, no deberá exceder el 90 % de la mínima presión de prueba prescrita. NOTA 3 Cuando una presión de prueba no puede ser alcanzada o mantenida, debido a una falla del aparato de prueba o a un error del operario y cuando la presión aplicada ha excedido el 90 % de la mínima presión de prueba prescrita, la prueba se debe repetir incrementando la presión en un 10 % o 100 psi, lo que sea menor. Si se repite, el incremento acumulado será limitado por no más del 10 % de la mínima presión de prueba prescrita. NOTA 4 Las pruebas por expansión directa no deben ser realizadas a temperaturas por debajo de 45 °F (7,2 °C). 5.2.2 Sistema de presión 5.2.2.1 Sistema alimentador de presión Refiérase al numeral 4.2.2.1

G E

H

D

A

F

B

C

Entrada de agua

Desague

Clave Descripción

A dispositivo indicador de presión B Medidor maestro C Dispositivo de registro de presión D Dispositivo de medición de expansión (indicador, buretas

o balanza digital) E cilindro F Bomba (manual, aire, eléctrica o impulsada por motor G Cilindro calibrado si se requiere H Válvula de aislamiento Válvula de control de agua o aire

Figura 6. Diagrama típico de los aparatos de ensayo de expansión directa


16

5.2.2.2 Dispositivo indicador de presión Refiérase al numeral 4.2.2.2 5.2.2.3 Dispositivo grabador de presiones Refiérase al numeral 4.2.2.3 5.2.3 Dispositivo medidor de tiempo Refiérase al numeral 4.2.3 5.3 CILINDRO DE CALIBRACIÓN Refiérase al numeral 4.3 5.3.1 El diseño preferido para un cilindro de calibración es aquel en que se saben los valores de expansión exactos a las presiones a las que los cilindros serán probados. El cilindro calibrado debe ser tal que puedan leerse la presión y valores de la expansión con precisión usando el dispositivo indicador de presión y dispositivo medidor de expansión que se usarán para probar cilindros. Un cilindro calibrado no requiere recertificación periódica (o prueba) con tal de que los valores de la expansión certificados no hayan sufrido cambio. En el evento en que los valores de expansión certificados sean inexactos (Refiérase al numeral 5.6), el cilindro debe ser recalibrado, preferiblemente por la compañía que inicialmente realizó la calibración. 5.3.2 Instrucciones para el cuidado del cilindro de calibración. No almacenar el cilindro en lugares sujetos a altas o bajas temperaturas extremas. El cilindro de calibración debe mantenerse cerca del aparato de pruebas para que la temperatura del agua dentro del cilindro y la del medio ambiente sean aproximadamente iguales. No sobre presurice el cilindro de calibración más allá del rango certificado. El cilindro de calibración no debe usarse para reducir la velocidad de bombeo cuando están probándose cilindros o para cualquier otro propósito que no sea el de verificar la integridad de aparato de prueba y su exactitud. Siempre deje el cilindro lleno de agua. Si el cilindro debe vaciarse, debe secarse inmediatamente para evitar la pérdida de la pared y la pérdida subsecuente de la calibración debido a corrosión. Un acople para prueba debe quedar en el cilindro de calibración para evitar el daño de los hilos de la entrada. El exterior del cilindro debe mantenerse pintado para evitar corrosión. 5.4 DETERMINACIÓN DE LA EXPANSIÓN DEL SISTEMA DE PRUEBAS Y

COMPONENTES El volumen de agua, expansión y cualquier fuga en el sistema de presión tienen un comportamiento directo sobre la exactitud del sistema de pruebas. Para reducir la posibilidad de error cuando se prueban cilindros, el volumen de agua del sistema de presión y su expansión volumétrica deben ser determinados. El volumen del agua es calculado cuando el sistema de pruebas está es 0 psig (0 kPa). El sistema de expansión es medido en cada presión de prueba al cual los cilindros van a se probados. Esto se cumple usando un dispositivo indicador de presión con una precisión de ± 1,0 % de la actual presión de prueba y además un cilindro calibrado. El volumen interno del sistema de presión puede ser calculado usando el tamaño físico de los componentes y tubería o por una purga o un drenaje total del sistema de presión y sus componentes de toda el agua, entonces se mide el volumen requerido para llenarlos. Una vez esto se ha conseguido, los resultados deberán guardarse para usarlos cuando se prueben cilindros.


17

La expansión volumétrica del sistema de pruebas y de sus componentes, podrá ser determinada por medio de la planilla en la Tabla 3 y como se indica a continuación: a) Determine y grave de la forma más exacta cuál es el peso del agua para llenar el

cilindro calibrado y que la presión en el sistema de pruebas sea de 0 psig (0 kPa). b) Establezca y grave la temperatura del agua del cilindro calibrado. c) Presurice el cilindro calibrado y el sistema de pruebas hasta la presión requerida,

grave el volumen de agua requerido para alcanzar esta presurización. Convierta este volumen de agua a peso, combine esto con el peso del agua en el cilindro y el sistema de prueba a presión 0 psi (0 kPa), para establecer el peso total del agua en el cilindro calibrado y el sistema de prueba a la presión de prueba.

d) Sume el volumen que representa la compresibilidad del agua a la expansión

grabada en el cilindro calibrado, reste el resultado de el volumen del agua forzada dentro del cilindro calibrado y del sistema de prueba a la presión de prueba. El valor resultante representará la expansión del sistema de pruebas y sus componentes. Guarde este valor para usar en la prueba de cilindros y verificar la exactitud del sistema de pruebas.

5.5 VERIFICACIÓN DE LA EXACTITUD DEL SISTEMA DE PRUEBAS IMPORTANTE Al inicio de cada día, antes de hacer pruebas; el sistema deberá demostrar que sus exactitud está dentro del ± 1,0 % para cada prueba que se realice en el día. PRECAUCIÓN Cuando se verifica un nuevo sistema, o uno con el cual el operario no este familiarizado, se recomienda que el ensayo inicial sea realizado a una presión por debajo del máximo de calibración del cilindro calibrado. Esto reducirá la posibilidad de daño en el cilindro de calibración en el evento en que el sistema no sea preciso y la presión sea aplicada a un nivel más alto que el deseado. Para verificar la estabilidad y la precisión del sistema de pruebas, el cilindro calibrado con los valores de expansión a las diferentes presiones, deberán ser usados como el estándar de la expansión. Utilizando la planilla de la Tabla 1 y los procedimientos de los siguientes subcapítulos, el sistema de pruebas puede ser chequeado para fugas, exactitud y estabilidad en la temperatura. 5.5.1 Seleccione y anote los valores de la presión y la correspondiente expansión deseada. Determine el peso y la temperatura del agua en el cilindro calibrado. Deberá anotarse el peso y la temperatura (°F). Se convierte el peso a centímetros cúbicos multiplicándolo por 454. 5.5.2 Anote el volumen de agua en el sistema de presión como previamente fue determinado cuando se estableció el volumen y la expansión en el sistema de pruebas (Véase el numeral 5.4). 5.5.3 Conecte el cilindro calibrado al sistema de pruebas, purgue todo el aire del sistema y presurícelo a la presión requerida. Manténgala por 30 s, anote el valor de agua forzada dentro del cilindro calibrado y el sistema de pruebas. Libere la presión permitiendo que el agua retorne al sistema de medición de la expansión (sistema de buretas y tanque de reserva), el nivel del agua deberá retornar a cero. 5.5.4 Sume el volumen del agua en el cilindro calibrado, el volumen del agua en el sistema de presión y el volumen de agua forzado en el cilindro calibrado y el sistema de presión. Luego divida esto por 454. Esto deberá representar el peso total de agua a la presión de prueba.


18

5.5.5 Determine el factor de compresibilidad de la carta (Figura 7), que representa la compresibilidad del agua a la temperatura y presión seleccionada. Multiplique este factor por el peso total del agua y por la presión de verificación seleccionada. Los resultados representarán el volumen de agua forzada en el cilindro y el sistema de pruebas para compensar con la compresibilidad del agua. 5.5.6 Adicione el volumen de agua que representa la compresibilidad al volumen de agua que representa la expansión del sistema de presión. Reste la suma del volumen de agua forzado dentro del cilindro de calibración y el sistema de pruebas. Este valor debe estar dentro del ± 1,0 % de los datos de expansión del cilindro calibrado. Si el resultado es menor que el de la carta de calibración, el manómetro tiene un error en dirección positiva. Si el resultado es mayor que el de la carta de calibración, el manómetro está con un error con dirección negativa. 5.6 PROBLEMAS EN EL SISTEMA DE PRUEBAS Como lo indicado en el numeral 5.5 la precisión del sistema de pruebas puede ser afectado por cualquier falla del sistema de presión o de expansión. La falla en el sistema de presión usualmente es evidenciada por una disminución en la presión que sería indicada por el manómetro. Si esta reducción está acompañada por un aumento en el nivel de la bureta, la fuga sería por el sistema de válvulas o de conexiones de tubería. El error del sistema de expansión es generalmente evidenciado por una aumento o una caída en el nivel de la bureta durante el período inicial de estabilización. Una vez verificado y detectado el problema debe ser corregido y la predicción del sistema debe ser verificada de acuerdo al numeral 5.5 Los efectos de la variación de temperatura del fluido de pruebas pueden afectar la habilidad para conseguir una verificación en el sistema de pruebas. Se deberá llevar la siguiente guía de fallas y el procedimiento para encontrarlas, la variación de la temperatura ambiente influye en la estabilización de la temperatura del agua, se deben realizar las pruebas en condiciones ideales de temperatura ambiente. IMPORTANTE La temperatura del agua puede tener efectos severos en la habilidad para calibrar el sistema de pruebas. 5.6.1 Sistema de Presión 5.6.1.2 Sistema grabador de pruebas Refiérase al numeral 4.5.1.2 5.6.1.3 Fugas Las siguientes son algunas de las más comunes áreas en las cuales ocurren fugas en el sistema de presión: - Conexión de alta presión del cilindro - Válvulas de alivio y de seguridad para alta presión - Válvulas cheque - Bomba - Cualquier junta o conexión de alta presión.


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5.6.1.4 Válvulas Refiérase al numeral 4.5.1.4 NOTA Diferentes rangos de presión pueden necesitar diferentes tipos de válvulas. 5.6.1.5 Sistema alimentador de presión (bomba) Refiérase al numeral 4.5.1.5. 5.6.1.6 Contaminación Refiérase al numeral 4.5.1.6. 5.6.1.7 Tubería Refiérase al numeral 4.5.1.7. 5.6.1.8 Suministro de agua Refiérase al numeral 4.5.1.8. 5.6.2 Sistema de expansión 5.6.2.1 Sistema de medida de expansión Refiérase al numeral 4.5.2.1 5.6.2.2 Fugas Las áreas más comunes en las cuales pueden ocurrir son las juntas de baja presión y las conexiones. 5.6.2.3 Válvulas Refiérase al numeral 4.5.2.3. 5.6.2.4 Tubería Verificar que todos los acoples, válvulas y otras conexiones no muestren señales de fuga. 5.6.2.5 Contaminación Verifique que toda la tubería y sistema de medición están limpios. 5.6.2.6 Aire atrapado Verifique que toda la tubería es del tamaño adecuado y que el aire no pueda quedar atrapado en ningún sitio del sistema de prueba y disponer de un sistema para poderlo liberar cuando se va a probar el cilindro. Si se verificaron todas las anteriores posibilidades de error en el sistema detalladamente y el porcentaje de precisión no da dentro del 1,0 % lo más probable es que el cilindro de calibración se halla dañado. NOTA Los formatos de procedimiento de las Tablas 2 y 3 son solamente guías y no son obligatorias.


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86° F

38° F

40° F

42° F

44° F

46° F

48° F

50° F

52° F

54° F

56° F

58° F

60° F

62° F

64° F66° F

68° F70° F72° F74° F

76° F78° F80° F82° F84° F

Presión (lb / pulgadas ²)

2000

2000

Fac

tore

s de

com

pres

ibili

dad

por

pulg

ada

de a

gua

0,00137

0

0,00136

0,00138

0,00139

0,00140

0,00141

0,00142

0,00143

0,00145

0,00144

500

1000

1500

0,00150

0,00148

0,00147

0,00146

0,00149

0,00152

0,00151

0,00154

0,00153

0

0,00155

0,00156

500

1000

1500

3500

2500

3000

0,00137

0,00136

4000

0,00145

0,00144

0,00143

0,00142

0,00141

0,00140

0,00139

0,00138

3500

2500

3000

0,00153

0,00154

0,00152

0,00151

0,00149

0,00147

0,00146

0,00148

0,00150

0,00156

0,00155

4000

88° F90° F92° F94° F96° F98° F100° F

Figura 7. Factores de comprensibilidad del agua


21

Tabla 1. Verificación de la precisión del sistema de pruebas

1. Seleccione la presión de calibración. ______Psig

2. Para esta presión, escoja el valor de la expansión volumétrica de la carta de calibración. ______C.C.

3. Peso del cilindro calibrado vacío. (Báscula bien precisa) ______lb.

4. Peso del cilindro calibrado lleno con agua. (Báscula bien precisa) ______lb.

5. Peso del agua en el cilindro calibrado. 4 - 3 ______lb.

6. Temperatura del agua en el cilindro calibrado. (Exacta) ______°F.

7. Volumen del agua del cilindro calibrado. (Multiplicar el numeral 5 por 454) ______lb.

8. Volumen del agua en el sistema de presión. (Volumen de la tubería y sus componentes de la bomba de descarga hasta el cilindro calibrado)

______C.C.

9. Volumen del agua forzada dentro del cilindro calibrado y del sistema de pruebas. ______C.C.

10. Volumen del agua del cilindro calibrado y del sistema de pruebas a la presión de verificación. (Sume 7, 8 y 9)

______C.C.

11. Peso total del agua en el cilindro calibrado y el sistema de pruebas a la presión de verificación. (Dividir 10 en 454)

______lb.

12. Factor de compresibilidad del agua de la Figura 17 a la presión de prueba y a la temperatura del agua.

______

13. Volumen del agua que representa la compresibilidad. (Multiplicar 11 y 12)

______C.C.

14. Volumen del agua que representa la expansión del cilindro calibrado y el sistema de pruebas. (Restar 13 de 9)

______C.C.

15. Volumen del agua que representa la expansión del cilindro calibrado. (Reste la predeterminada expansión del sistema de pruebas del numeral 14)

______C.C.

16. Diferencia de los dos resultados en los valores de expansión del cilindro calibrado y los valores de la carta de calibración. (Resta del numeral 15 y el 2)

______

17. Porcentaje de error basado en los valores de expansión del cilindro calibrado. Deben ser menores de ± 1,0 %. (Dividir el numeral 16 en el numeral 2 y multiplicar por 100)

______%


22

Tabla 2. Prueba hidrostática a cilindros por el método de expansión directa

1. Presión de prueba del cilindro. ______Psig

2. Peso del cilindro vacío. (El más cercano) ______C.C.

3. Peso del cilindro lleno con agua. (El más cercano) ______lb.

4. Peso del agua en el cilindro. (El más cercano) (Restar 2 de 3) ______lb.

5. Temperatura del agua del cilindro. (la más cercana)

______°F

6. Volumen del agua del cilindro. (Multiplicar el numeral 4 por 454)

______C.C.

7. Volumen del agua en el lado de presión del sistema de pruebas. (Predeterminado)

______C.C.

8. Volumen del agua forzada dentro del cilindro y del sistema de pruebas a la presión de prueba.

______C.C.

9. Volumen del agua del cilindro y del sistema de pruebas a la presión de prueba. (Sume 6, 7 y 8)

______C.C.

10. Peso total del agua en el cilindro y el sistema de pruebas a la presión de prueba. (Dividir 9 en 454)

______lb.


______

12. Volumen del agua que representa la compresibilidad. (Multiplicar Numerales 1, 10 y 11)

______C.C.

13. Volumen del agua que representa la expansión total del cilindro y el sistema de pruebas. (Restar 12 de 8)

______C.C.

14. Volumen del agua que representa la expansión del sistema de pruebas y sus componentes. (Predeterminada usando el cilindro calibrado. Expansión total del cilindro calibrado y del sistema de pruebas a la presión de prueba menos el valor de expansión establecido del cilindro calibrado)

______C.C.

15. Expansión total del cilindro. (Reste el Numeral 14 del 13)

______C.C.

16. Expansión permanente del cilindro (Reste la lectura de la columna de agua después de ser liberada la presión y que el agua retorne al medidor de expansión con la lectura inicial de la columna de agua antes de la presurización)

______C.C.

17. Expansión elástica del cilindro. (Reste el Numeral 16 del 15)

18. Porcentaje de expansión permanente. (Dividir el numeral 16 por el numeral 15 y multiplicar por 100)

______ %


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Tabla 3. Determinación de la expansión del sistema de pruebas y componentes. (Realícelo para cada presión de prueba de la carta del cilindro calibrado. Realícelo si los componentes de presión del aparato de pruebas

son reemplazados)

1. Seleccione la presión de calibración. (Verificación)

______Psig

2. Expansión volumétrica del cilindro calibrado a la presión de verificación. (De la carta de calibración que viene con el cilindro calibrado)

______C.C.

3. Peso del cilindro de calibración vacío. (El más cercano)

______lb.

4. Peso del cilindro calibrado lleno con agua. (El más cercano)

______lb.

5. Peso del agua en el cilindro. (El más cercano) (Restar 3 de 4)

______lb.

6. Temperatura del agua del cilindro. (la más cercana)

______°F

7. Volumen del agua del cilindro calibrado. (Multiplicar el numeral 5 por 454)

______C.C.

8. Volumen del agua en el sistema de presión. (Volumen de la tubería y componentes desde la descarga de la bomba al cilindro)

______C.C.

9. Volumen del agua forzada dentro del cilindro calibrado y del sistema de pruebas para presurizar a la presión de verificación.

______C.C.

10. Volumen del agua en el cilindro calibrado y en el sistema de pruebas a la presión de verificación. (Sume 7, 8 y 9)

______C.C.

11. Peso del agua en el cilindro y el sistema de pruebas a la presión de prueba. (Dividir 10 en 454)

______lb.


______

13. Volumen del agua que representa la compresibilidad. (Multiplicar Numerales 1, 11 y 12)

______C.C.

14. Volumen del agua que representa la expansión del sistema de pruebas y del cilindro calibrado. (Reste el Numeral 13 del 9)

______C.C.

15. Volumen del agua que representa la expansión del sistema de pruebas. (Restar 2 de 14)

______C.C.

6. MÉTODO DE PRESIÓN DE PRUEBA 6.1 ALCANCE El método de presión de prueba es o puede ser usado cuando las regulaciones no requieren la determinación de las expansiones total y permanente de un cilindro a ser probado. La prueba consiste esencialmente en aplicar una presión interna igual a la presión prescrita de prueba y examinar el cilindro, bajo presión, por si ocurren fugas o distorsiones en el. NOTA 1 Presión de prueba y períodos de prueba para especificaciones DOT, TC y cilindros con excepciones están citados en el Título 49 del Código de Regulaciones Federales (49 CFR), CSA B339 y las excepciones actuales. NOTA 2 Cualquier presión interna aplicada a un cilindro, antes de la presión de prueba, no deberá excederse del 90 % del mínimo de presión de prueba prescrito. NOTA 3 Cuando la presión de prueba no es alcanzada, o mantenida debido a una falla en el aparato de pruebas o por un error del operario, y cuando la presión aplicada ha excedido el 90 % del mínimo de la presión de prueba prescrita, la prueba debe ser repetida a la presión incrementada un 10 % o 100 psi, lo que sea menor. Si esto se repite, el incremento acumulado deberá tener un limite del 10 % del mínimo la presión de prueba prescrita.


24

E

FA

D

B

C

Suministro de agua

Clave Descripción A Instrumento indicador de presión B Instrumento de referencia C Registro de la gráfica de presión D Bomba, manual, aire, eléctrica impulsada por motor E Cilindro F Válvula de aislamiento Válvula de control de agua/aire

Figura 8. Diagrama típico de los aparatos de ensayo para la prueba de presión

6.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE PRUEBAS 6.2.1 Sistema alimentador de presión Refiérase al numeral 4.2.2.1 6.2.2. Dispositivo indicador de presión Refiérase al numeral 4.2.2.2 6.2.3 Dispositivo registrador de presión Refiérase al numeral 4.2.2.3 6.2.4 Sistema hidráulico asociado Refiérase al numeral 4.2.2.4 6.2.2 Dispositivo de tiempo Refiérase al numeral 4.2.3 6.3 VERIFICACIÓN DE LA EXACTITUD DEL SISTEMA DE PRUEBAS IMPORTANTE Al iniciar el día, antes de realizar pruebas, todo el sistema de pruebas deberá ser verificado para una exactitud de ± 1,0 % a través de todo los rangos de presión a ser usados. El sistema total de pruebas incluye los dispositivos indicadores de presión, bombas y tuberías que serán usadas durante el día (véase la Nota 2).


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El proceso de verificación es como sigue: 1. Coloque el manómetro patrón en la misma línea de presión del indicador de

presión. 2. Conecte un recipiente de presión adecuado, lleno de agua al sistema de ensayo

(es decir un cilindro con una presión de trabajo nominal que cubra la mayor presión de prueba que se vaya a encontrar). Este recipiente brinda un volumen para bombear.

3. Aumente la presión en el sistema de ensayo (monitoreando con un manómetro

de referencia) a la presión de verificación inicial (es decir a la presión mas baja usada ese día)

4. Por un periodo de 30 s se debe mantener la presión y observarla en el

dispositivo indicador de presión y en el manómetro de referencia. La presión en el dispositivo indicador de presión debe estar de acuerdo con la indicación de presión del manómetro de referencia, dentro de ± 1,0 %. La indicación en ambos dispositivos debe permanecer estable durante todo el periodo durante el cual se mantiene la presión.

5. Continué aumentando la presión de ensayo del sistema a las presiones de

ensayo adicionales y observe que la correlación sea de ± 1,0% después de la verificación del sistema de ensayo, a la mayor presión de ensayo se libera la presión del sistema y se separa o retira el manómetro de referencia.

6. Si la indicación de presión en los dispositivos indicadores de presión están entre

± 1,0 % de la presión en el manómetro de referencia, proceda con el ensayo del cilindro, sin embargo si el dispositivo indicador de presión indica presiones que no están entre ± 1,0 %.

El dispositivo indicador de presión puede ser inexacto y debería recalibrarse o

remplazarse, si se observa un cambio en la indicación de presión (es decir en el dispositivo indicador de presión o en manómetro de referencia) el sistema de ensayo es inexacto, examine el sistema para determinar la presencia de fugas.

NOTA 1 Si en sistema de ensayo se verifica la exactitud a mas de una presión, no es necesario liberar la presión y retornar a cero cada nivel de presión, tampoco es necesario mantener la presión en cada nivel por 30 s.. Pero debería permitirse que se estabilice el sistema en cada nivel de presión, antes de continuar con el próximo nivel de alta presión, es necesario mantener el nivel de alta presión por 30 segundos antes de liberar la presión del sistema. NOTA 2 se requiere que mientras se realiza la verificación, deben seleccionarse suficientes puntos de verificación para asegurar que se realiza la verificación. - Entre 3 450 kPa (500 psig) a cualquier presión de ensayo para presiones de ensayo iguales o

mayores de 20 680 kPa (3 000 psig) - Entre 10 % a cualquier presión de ensayo para presiones inferiores a 20 680 kPa (3 000 psig) y - A presiones para garantizar la verificación se realiza a presiones en o por debajo de las mas baja,

y por encima de la mas alta, teniendo en cuenta la presión de ensayo mínima establecida. - Para todas las presiones de ensayo aplicables a los cilindros que se van a ensayar ese día.


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6.4 DETECCIÓN DE PROBLEMAS EN LOS SISTEMAS DE ENSAYO 6.4.1 Sistemas de presión El dispositivo indicador de presión puede ser inexacto o defectuoso, si los sistemas no son verificados con una exactitud entre ± 1,0 %, recalibre o remplace el dispositivo indicador de presión según se requiera. 6.4.2 Fugas Las áreas mas comunes en las cuales pueden ocurrir fugas en los sistemas de presión: - Válvulas de corte de presión y alivio - Válvula de cheque (si se usan) - Bombas (sistema de suministro de presión)

- Todas las otras juntas y conexiones de presión.


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ANEXO A

DISPOSITIVOS DE CALIBRACIÓN

DISPOSITIVOS DE ENSAYO DE PESO MUERTO El dispositivo de ensayo de peso muerto es un aparato diseñado para aplicar en forma precisa a dispositivos indicadores de presión, mediante el uso de pesos trazables a el National Institute of Standards and tensting (NIST). MANÓMETRO MAESTRO El manómetro maestro es un dispositivo indicador de presión, que es usado como patrón de calibración y tiene una exactitud inherente igual o mejor que lo requerido por los dispositivos indicadores de presión a ser revisados. El manómetro maestro de calibración debería ser trazable al NIST a través del uso de dispositivos de ensayo de peso muerto o dispositivos de medición de presión electrónicos con una exactitud apropiada. El manómetro maestro no debe ser usado como dispositivo indicador de presión (véase el Anexo B) MANÓMETRO DE REFERENCIA El manómetro de referencia es un dispositivo indicador de presión que tiene igual o mejor exactitud que el dispositivo indicador de presión que opera, el cual tiene que estar calibrado por un dispositivo de ensayo de peso muerto o un dispositivo de medición de presión electrónico con una exactitud apropiada o un manómetro maestro, pero este no debe usarse como un dispositivo indicador de presión, así en un dispositivo indicador de presión operativo la fecha de calibración actual del manómetro de referencia debe estar identificado en un certificado de calibración. Si el manómetro de referencia es puesto en servicio como un dispositivo indicador de presión operativo, la fecha inicial de uso debe estar claramente marcada en frente del dispositivo, una vez que este operando para los requerimientos de recalibración se aplica el Anexo B.


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ANEXO B

COMPONENTES DE CALIBRACIÓN DEL SISTEMA DE ENSAYO El dispositivo indicador de presión es usado diariamente en la operación del sistema de ensayo el cual debe estar recalibrado por un dispositivo de peso muerto o un dispositivo de medición de presión electrónico con una exactitud apropiada o un manómetro maestro. La recalibración debe: 1. Certificarse una exactitud de ± 1,0 % que abarque el rango del 90 % al 110 % de

la precisión mínima de ensayo establecida. 2. Suministrarse con un certificado de calibración el cual debe incluir: 3. Puntos de calibración que abarquen un rango total de 90 % a 110 % de la

presión mínima de ensayo establecida. 4. Observar la posición de la marca del cero real en la carátula, cuando el puntero

haya sido retirado o reposicionado Dispositivo registrador de presión El uso del dispositivo registrador de presión no es de uso obligatorio en el sistema de ensayo, en concordancia no se calibra como un componente independiente. Ya que el propósito del dispositivo registrador de presión es producir un registro permanente en el tiempo a la presiones alcanzadas en el ensayo, esto debe ser ajustado a las lecturas correspondientes del dispositivo indicador de presión. Sistema de medición de expansión Consultar los numerales 4.2.1.2 y 5.2.1.1 el sistema de medición de expansión deberá ser una buretra o un dispositivo que lo sustituya, el cual debe ser capaz de suministrar una medida de expansión total con una exactitud de ± 1,00 %, en el caso del sistema con bureta, la recalibración no es requerida, sin embargo debería tenerse precaución para evitar la introducción de materiales extraños al sistema, en caso de otro tipo de sistemas debería establecerse un procedimiento adecuado para verificar que los sistemas cumplen con la exactitud requerida anteriormente. La verificación de la exactitud de esos dispositivos debería hacerse diariamente junto con la verificación del sistema total. Probador de peso muerto o su equivalente digital Requiere recalibración por lo menos una vez al año. Manómetro maestro Requiere recalibración por lo menos una vez al año.


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Manómetro de referencia Puede usarse como manómetro de referencia por un periodo mayor a seis meses seguido por máximo seis meses de uso como manómetro de presión operativo, y luego requiere recalibaración o calibración a los seis meses si se uso solamente como manómetro de presión operativo NOTA Todos los dispositivos indicadores de presión y de calibración de cilindros deberían mantener los certificados de calibración en un archivo, con una copia, la cual debe estar cerca de los aparatos de ensayo


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ANEXO C

FUENTES DE INFORMACIÓN REGULATORIA Para la obtención de copias de las regulaciones DOT, contacte: Atención: Dockets DHM 30 Para obtener copias del código federal de regulaciones, título 49, contacte: U.S. Government Printing Office Superintendent of documents Mail Stop SSOP Washington, D.C 20412-9328 Para obtener copias de CSA B339 contacte: Canadian Standards Association 178 Rexdale Boulevard Rexdale (Toronto), Ontario, Canadá M9W 1R3 Para obtener copias de la CGA contacte: Compressed Gas Association, Inc 1725 Jefferson Davis Hwy. Arlington, VA 22202-4102


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ANEXO D

MARCADO PARA EL REENSAYO DE CILINDROS

A 13 25 96

5 = MesA123 = Rin número96 = Año

Altura mínima del carácter: 1 8 pulgada

(Altura recomendada para la altura del mes y el año: 1

4 pulgada)

Los cilindros que hayan sido aprobados en el reensayo deben estar marcados con el numero de identificación y la fecha de el reensayo. El RIN se coloca en forma de cuadrante entre el mes y el año de la fecha de ensayo (5/96) el primer carácter del RIN debe estar colocado en la esquina superior izquierda de el cuadrado, el segundo carácter en la parte inferior derecha y el cuarto carácter en la parte inferior izquierda. Altura máxima del carácter 1/8” NOTA 1 En Canadá, el numero de registro (3 dígitos) es estampado entre el mes y el año de la fecha de reensayo estampada. Los dos dígitos del numero RIN están precedidos por un 0 ( es decir, 098) NOTA 2 DOT 3HT y otros cilindros especificados se deben estampar usando la marca “bajo esfuerzo” NOTA 3 Ver 49 CFR 173.34 y 173.302 relacionados con los requisitos de Ë y � estampado de cilindros. NOTA 4 MARCAS EN CILINDROS RECUBIERTOS - No estampar en superficies recubiertas. - Consulte las excepciones especificas para el método recomendado de aplicación de las marcas de

reensayos. - Los cilindros recubiertos anillados pueden tener las marcas de reensayo estampadas en la parte

superior del cilindro o en una etiqueta colocada firmemente en el cilindro y recubierta con un epóxico.

- En etiquetas de reensayo para recubrimientos use solamente epóxicos para curado a temperatura

ambiente aprobados.


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ANEXO E. FORMATO DE REGISTRO PARA ENSAYO

PARA MÉTODO DE CAMISA DE AGUA Y EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA.

NOTA Todos los formatos del apéndice E son un ejemplo, los formatos no deben ser obligatorios ni ser los únicos formatos aceptables.

REENSAYO HIDROSTÁTICO, LISTA DE CHEKEO Identificación DOT de reensayo No. (RIN)_________ Registro de presión, carta No.___________ Registro T.C. No.________

expansión volumétrica ( CC) Inspección visual

No. Fecha Cliente Identificación del fabricante,

Símbolo

Tamaño (diám x longt.)

DOT/ICC o clasificación, servicio de operación

presión de

ensayo Total Permanente

Elástica %Perma-nente

REE Paso Fallo

Código de

dispositivo*

Operador del reen

sayo

Cilindro calibrado: Se debe ciclar como el primer ejercicio de cada día o turno de ensayo. Los datos se deben registrar verificando una exactitud del 1 % a las presiones de ensayo.

1 No. de serie:

2 No. de serie:

3 No. de serie:

4 No. de serie:

5 No. de serie:

Es responsabilidad del operador del reensayo demostrar el 1% de exactitud en el sistema, se deben registrar los datos para soportar esta exactitud. Mantenga las cartas de registro para la verificación del sistema usada en la calibración de los cilindros. Cuando se reestampe de acuerdo con 173.302 el método de ensayo y cálculos deben estar registrados. * Código del dispositivo. A Retorno a servicio B Mantener para reensayo (especificar razones) C Rechazar

D Condenar E Separado para tratamiento térmico F Separado para limpieza G Otros (especifique)____


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CALIBRACIÓN DE APARATOS DE ENSAYO, DATOS DE VERIFICACIÓN PARA MÉTODOS DE CAMISA DE AGUA Y EXPANSIÓN DIRECTA

FECHA_____________ TIEMPO____________ AM-----------PM-------- Numero de serie del cilindro calibrado_______ OPERADOR DEL REENSAYO______________ Dispositivo indicador de expansión (DIE) usado en la verificación de la calibración enseguida el dispositivo indicador de presión ( DIP) Método recomendado.

Lectura de expansión correspondiente PSI

Lectura de presión

esperada (PSI) (A)

Lectura de presión real a la expansión correspondiente (B)

expansión permanente

(CC)

% de desviación

Para cilindros con certificado de

calibración

Lectura de DIP

Lectura en DIE después de liberar

la presión %

ABA

=×−

100

EJEMPLO

20,5 3000,00 2995,00 0 *0,017% *(3000,00 - 2995,00 = 5,00 + 3000= 0,0017 x 100 = 0,17 %) En el calculo del porcentaje de expansión permanente use: A-B donde A es > B B-A donde B es > A


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Dispositivo indicador de expansión (DIE) usado en la verificación de la calibración enseguida el dispositivo indicador de presión ( DIP) Método alternativo

Lectura de presión a la expansión

correspondiente

Lectura de expansión

esperada (CC´s) (A)

Lectura de expansión real a la presión

correspondiente (B)


(CC)

% de desviación

Para cilindros con certificado de

calibración

Lectura de DIE

Lectura en DIE después de liberar

la presión %

ABA

=×−

100

EJEMPLO

3000,00 20,5 20,4 0 *,49% *(20,5 - 20,4 = 0,1 + 20,5 = 0,0049 x 100 = 0,49 %)


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REGISTRO DE LOS ENSAYOS HIDROSTÁTICOS EN LOS CONTENEDORES (TON)

1 2 3 A B C D E F G H I J K L M No

serial Inspector

DOT Fecha final del

ensayo

presión de

ensayo

Peso de

agua en el

cilindro

Temperatura del agua en el cilindro

Volumen de agua

en el cilindro

Volumen de agua forzada

en el cilindro hasta

alcanzar la

presión de

ensayo

Volumen total de agua en

el cilindro

a presión

de ensayo

Peso total de

agua en el

cilindro a

presión de

ensayo

Factor de compresibilidad de la carta para

agua a temperatura

Volumen de agua forzada en

el cilindro al resultado de

compresibilidad

expansión total del cilindro

expansión permanente del cilindro

expansión elástica

del cilindro


PCT

Para ensayo

Inspección visual interna

Observacio nes

PSIG LBS °F CC CC CC LBS CC CC CC CC %

1. Los numerales 1,2,3, información del recipiente 2. A = base o tipo del cilindro 3. B = información sobre el recipiente 4. C = lectura del termómetro 5. D = B x 454,4 6. E = lectura de la bureta 7. F = D + E 8. G = F + 454,5 9. H = # de la tabla (fig. G in CGA C-1) 10. I = H x G x A 11. J = E- 12. K = de la bureta después de alcanzar la presión 13. L = J - K 14. M = K x 100 NOTA La expansión permanente debe ser menor al 10% o el cilindro será rechazado.


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DOCUMENTO DE REFERENCIA COMPRESSED GAS ASSOCIATION. Methods for Hydrostatic Testing of Compressed Gas Cylinders. Arlington: 1996, 28p. il. (CGA C-1).

Documents

NTC5171