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75 NORMAS LEGALES Viernes 12 de marzo de 2021 El Peruano / A2.2.2 Composición química de los materiales metálicos en los cilindros A2.2.2.1 Acero Los aceros deben ser aleados con aluminio y/o silicio. Se debe declarar la composición química de todos los aceros y se debe de fi nir al menos por lo siguiente: a) El contenido de carbón, manganeso, aluminio y silicio en todos los casos; y, 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 A2.1. TABLA A2.1 - Límites máximos de azufre y fósforo Azufre 0,010% en masa Fósforo 0,020% en masa Azufre + Fósforo 0,025% en masa A2.2.2.2 Aluminio Se pueden usar aleaciones de aluminio para producir cilindros, siempre y cuando cumplan todos los requisitos del presente Reglamento Técnico y tengan un contenido máximo de plomo y bismuto no superior a 0,003 %. Nota: La Asociación de Aluminio Inc. 1, mantiene una lista de aleaciones registradas titulada como “Nomenclatura Internacional de Aleación y los límites de la composición química para el Aluminio Forjado y las Aleaciones de Aluminio Forjado” y puesta a disposición en el “International Registration Record”. A2.2.3 Asientos metálicos Para los cilindros tipo 4 los asientos metálicos en los extremos conectados al cilindro interno no metálico deben ser de un material compatible con las condiciones de servicio especi fi cadas en el apartado A1.1. A2.2.4 Materiales compuestos A2.2.4.1 Resinas El material para impregnar puede ser de resina termoestable o termoplástica. Los ejemplos de materiales adecuados para la matriz son epóxico, epóxico modi fi cado, 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 Método normalizado de ensayo para la transición de temperaturas de los polímeros por medio de colorimetría diferencial. A2.2.4.2 Fibras Los tipos de material de fi lamentos para refuerzo estructural deben ser fi bra de vidrio, fi bra aramida o fi bra de carbono. Si se usa fi bra de carbono como refuerzo, el diseño debe incorporar la forma de evitar la corrosión galvánica de los componentes metálicos del cilindro. El productor de la fi bra debe certi fi car que las propiedades del material de la fi bra cumplen las especi fi caciones del fabricante del producto. A2.2.4.3 Láminas de plástico Para los cilindros Tipo 4, el material polimérico debe ser compatible con las condiciones de servicio especi fi cadas en el apartado A1 del Anexo I. A2.3 Requisitos de diseñoA2.3.1 Presión de ensayo La presión de ensayo mínima utilizada durante la fabricación debe ser de 1,5 veces la presión de trabajo. A2.3.2 Presión de rotura y relación de los esfuerzos en la fi bra Para los cilindros Tipo 1, la presión de rotura mínima no debe ser menor que 2,25 veces la presión de trabajo. Para los cilindros Tipo 2 el cilindro interno metálico debe tener una presión de rotura mínima de 1,3 veces la presión de trabajo. La presión de rotura mínima no debe ser menor a los valores indicados en la Tabla A2.2. La relación de esfuerzos se de fi ne como el esfuerzo en la fi bra a una presión mínima de rotura especí fi ca, dividida por el esfuerzo en la fi bra a la presión de trabajo. La relación de rotura se de fi ne como la presión de rotura real del cilindro, dividida por la presión de trabajo. Para los diseños Tipo 4, la relación de esfuerzos es igual a la relación de rotura. Para los cilindros Tipo 2 y 3 los cálculos de la relación de esfuerzos deben incluir: a) Un método de análisis con capacidad para materiales no lineales (programa de computador para fi nes especiales o el programa de análisis de elementos fi nitos); 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 autocontracción, presión cero después de la autocontracción, presión de trabajo y presión de rotura mínima; e) Tener en cuenta el preesfuerzo por la tensión de devanado; f) La presión de rotura mínima, escogida de tal manera que el esfuerzo calculado a la presión de rotura mínima, dividida por el esfuerzo calculado a la presión de trabajo cumpla los requisitos de la relación de esfuerzos para la fi bra que se usa; y, g) Al analizar los cilindros que tengan refuerzos híbridos (dos o más fi bras diferentes), tener en cuenta la carga compartida entre las distintas fi bras, de acuerdo con los distintos módulos elásticos de las fi bras. Los requisitos de las relaciones de esfuerzo para cada tipo de fi bra individual deben estar de acuerdo con los valores indicados en la Tabla A2.2. Se pueden veri fi car las relaciones de esfuerzo con medidores de deformación. TABLA A2.2 - Valores de rotura mínimos y relaciones de esfuerzo para cilindros Tipo 2, 3 y 4 (con una presión de trabajo de 200 bar) Clase de FibraRelación de esfuerzos Presión de rotura (bar) Cilindro Tipo 2Cilindro Tipo 3Cilindro Tipo 4Cilindro Tipo 2Cilindro Tipo 3Cilindro Tipo 4 Vidrio 2,75 3,65 3,65 500ª 700a730 Aramida 2,35 3,10 3,10 470 600 620Carbono 2,35 2,35 2,35 470 470 470 Híbrido b a Presión mínima de rotura. Además, se debe calcular de acuerdo con el apartado A2.3.2 para con fi rmar 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 A2.3.2 A2.3.3 Análisis de esfuerzos Las tensiones en el cilindro se deben calcular para la presión de prueba, la presión de trabajo y la presión de rotura del diseño. Los cálculos deben usar análisis adecuados para establecer la distribución de esfuerzos que justi fi quen los espesores mínimos de diseño de la pared. Para el cilindro Tipo 3 este análisis debe incluir la determinación de las tensiones en el cilindro interior y las fi bras de los diseños de construcción multicapa. Para el Tipo 4 este análisis debe incluir la determinación de los esfuerzos en las fi bras de los diseños de materiales compuestos. Los esfuerzos en el material compuesto y en el cilindro interno para el cilindro tipo 2, en la dirección tangencial y longitudinal del material compuesto y en el cilindro interior para los tipos 3 y 4 después del preesfuerzo se debe calcular a 0 bar, presión de ensayo, presión de trabajo y presión de rotura de diseño. Los cálculos se deben usar