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NORMA MEXICANA
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INDUSTRIA DEL GAS – VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS Y SEMIAUTOMÁTICAS CON SISTEMA DE SEGURIDAD
CONTRA FALLA DE FLAMA, PARA USARSE EN CALENTADORES DE AGUA Y CALEFACTORES DE
AMBIENTE QUE UTILIZAN COMO COMBUSTIBLE GAS L.P. O GAS NATURAL – ESPECIFICACIONES Y MÉTODOS
DE PRUEBA (CANCELA A LA NMX-X-018-SCFI-2006)
GAS INDUSTRY – THERMOSTATIC AND SEMIAUTOMATIC VALVES WITH SAFETY SYSTEM VERSUS FAIL OF FLAME,
USED IN WATER HEATERS AND SPACE HEATERS THAT USE AS FUEL GLP OR NATURAL GAS – SPECIFICATIONS AND TEST
METHODS
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PREFACIO En la elaboración de la presente norma mexicana participaron las empresas e instituciones siguientes: - ASOCIACIÓN DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN - ASOCIACIÓN MEXICANA DE FABRICANTES DE VÁLVULAS Y
CONEXOS - ASOCIACIÓN NACIONAL DE FABRICANTES DE APARATOS
DOMÉSTICOS - CALENTADORES DE AMÉRICA - COMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN NACIONAL DE
MATERIALES, EQUIPOS E INSTALACIONES PARA EL MANEJO Y USO DE GAS NATURAL Y L.P.
Grupo de Trabajo de Calentadores - GILOTRONICS - INDUSTRIAS MASS - IUSA - MAGAMEX - ROBERT BOSCH - VAPORES Y CALENTADORES DELTA - WHIRLPOOL MÉXICO
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ÍNDICE DEL CONTENIDO
Número del capítulo Página 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN 1 2 REFERENCIAS 2 3 DEFINICIONES 2 4 CLASIFICACIÓN 5 5 ESPECIFICACIONES 5 6 MUESTREO 10 7 MATRIZ DE PRUEBAS 12 8 MÉTODOS DE PRUEBA 13 9 MARCADO Y EMPAQUE 36 10 BIBLIOGRAFÍA 39 11 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES 39
La Dirección General de Normas de la Secretaría de Economía aprobó la presente norma, cuya declaratoria de vigencia fue publicada en el Diario Oficial de la Federación el:
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INDUSTRIA DEL GAS – VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS Y SEMIAUTOMÁTICAS CON SISTEMA DE SEGURIDAD
CONTRA FALLA DE FLAMA, PARA USARSE EN CALENTADORES DE AGUA Y CALEFACTORES DE
AMBIENTE QUE UTILIZAN COMO COMBUSTIBLE GAS L.P. O GAS NATURAL – ESPECIFICACIONES Y MÉTODOS
DE PRUEBA (CANCELA A LA NMX-X-018-SCFI-2006)
GAS INDUSTRY – THERMOSTATIC AND SEMIAUTOMATIC VALVES WITH SAFETY SYSTEM VERSUS FAIL OF FLAME,
USED IN WATER HEATERS AND SPACE HEATERS THAT USE AS FUEL GLP OR NATURAL GAS – SPECIFICATIONS AND TEST
METHODS 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN La presente norma mexicana establece las especificaciones y métodos de prueba para válvulas termostáticas (termostatos) y semiautomáticas con sistema de seguridad contra falla de flama. Dichas válvulas se utilizan en calentadores de agua de uso doméstico y comercial; y en calefactores de ambiente que utilizan como combustible Gas L.P. o Gas Natural.
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2 REFERENCIAS Para la correcta utilización de esta norma mexicana es necesario consultar y aplicar la siguiente norma mexicana vigente o la que la sustituya: NMX-X-045-SCFI-2008 Industria del gas–Resistencia a la corrosión de
partes metálicas o no metálicas con o sin recubrimiento – Método de prueba. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Federación el 9 de junio de 2009.
3 DEFINICIONES Para los propósitos de esta norma mexicana se establecen las definiciones siguientes: 3.1 Brida: Elemento del termostato que permite la conexión al tanque del calentador o al recipiente de agua. 3.2 Burbujeador: Dispositivo compuesto por un recipiente con tapón, con entrada y salida, que contiene un líquido (agua o aceite) y por medio del cual se detecta flujo de gas o aire a través de las burbujas que se forman en dicho líquido. 3.3 Conjunto brida – elemento sensor: Ensamble de brida con el sensor de temperatura del termostato. 3.4 Fuga: Paso de cualquier fluido en estado líquido o gaseoso por un punto que debe ser hermético.
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3.5 Fuga externa: Fuga que se presenta hacia el exterior de la válvula. 3.6 Fuga interna: Fuga que se presenta en el interior de la válvula. 3.7 Gas L.P.: Combustible compuesto primordialmente por butano y propano. 3.8 Gas Natural: Combustible compuesto primordialmente por metano. 3.9 Interruptor térmico: Dispositivo que se conecta en serie con el circuito de la válvula de seguridad contra falla de flama, el cual abre el circuito cuando la temperatura del agua excede el límite que se preestablece. 3.10 Regulador de presión de gas al piloto: Dispositivo que sirve para regular la presión del gas en la salida al piloto, cuando la presión de entrada varía dentro del intervalo que se preestablece. 3.11 Regulador de presión de gas al quemador: Dispositivo que sirve para regular la presión del gas en la salida al quemador, cuando la presión de entrada varía dentro de un intervalo que se preestablece. 3.12 Sistema de control y de dirección de gas: Dispositivo que permite y dirige el paso de gas a través de la válvula termostática o semiautomática.
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3.13 Sistema de seguridad contra falla de flama: Dispositivo automático que se encarga de cerrar el paso de gas a través de la válvula cuando no existe flama en el piloto, y consta de una válvula de seguridad que se complementa con un termopar y un piloto. 3.14 Válvula principal: Dispositivo automático que permite el paso de gas hacia el quemador, se activa mediante un elemento sensor de temperatura que se acciona por cambios de temperatura del agua o del medio ambiente y su graduación puede controlarse por una palanca, perilla u otro dispositivo. 3.15 Válvula de seguridad: Válvula que permite el paso de gas cuando se excita por una corriente eléctrica, dicha válvula se activa manualmente y se desactiva automáticamente. 3.16 Válvula semiautomática: Válvula que requiere de operación manual y que controla el suministro de gas al(los) quemador(es) y al(los) piloto(s). Esta válvula consta de un sistema de seguridad contra falla de flama y un sistema de control y de dirección de gas. Además puede contar con: - Regulador de presión de gas al quemador; - Regulador de presión de gas al piloto. 3.17 Válvula termostática para calefactor de ambiente: Válvula automática que controla el suministro de gas al(los) quemador(es) y al(los) piloto(s), que mantiene la temperatura del medio ambiente entre límites que se preestablecen. Este aparato consta de un sistema de seguridad contra falla de flama, un sistema de control y de dirección de gas, una válvula principal y un elemento sensor de temperatura. Además puede contar con: - Regulador de presión de gas al quemador;
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- Regulador de presión de gas al piloto; y - No presentar posición de “cerrado” (corte de gas). 3.18 Válvula termostática para calentador de agua, de
almacenamiento y de rápida recuperación: Válvula automática que controla el suministro de gas al(los) quemador(es), que mantiene la temperatura del agua dentro del calentador entre límites que se preestablecen. Este aparato consta de un sistema de seguridad contra falla de flama, sistema de control y de dirección de gas, una válvula principal y un elemento sensor de temperatura. Además puede contar con: - Regulador de presión de gas al quemador; - Regulador de presión de gas al piloto; e - Interruptor térmico para alta temperatura. 4 CLASIFICACIÓN Las válvulas termostáticas y semiautomáticas, se clasifican en: a) Válvula termostática para calentador de agua (termostato para
calentador); b) Válvula termostática para calefactor de ambiente (termostato para
calefactor); y c) Válvula semiautomática. 5 ESPECIFICACIONES 5.1 Acabado de las válvulas termostáticas y semiautomáticas El acabado del cuerpo exterior no debe presentar rebabas, comprobándose visualmente.
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5.2 Protección de los dispositivos de ajuste Todos los dispositivos de ajuste de las válvulas termostáticas y semiautomáticas deben protegerse para que no sea posible su movimiento en forma accidental, lo anterior se comprueba de manera visual. 5.3 Resistencia al momento de torsión La unión del conjunto brida – elemento sensor con el cuerpo del termostato debe soportar el momento de torsión que se establece en la Tabla 1 sin presentar deformaciones o fractura, la comprobación se hace de manera visual. El desajuste en todo el sistema no debe variar ± 3 °C, comprobándose de acuerdo con 8.1.
TABLA 1. Momento de torsión para conexión macho de válvulas termostáticas para calentador
Diámetro nominal de la conexión macho de
los termostatos Momento de torsión
mm Designación N•m 3.17 1/8 19.2 6.4 1/4 24.9 9.5 3/8 31.6 12.7 1/2 42.4 19.1 3/4 63.3 25.4 1 84.7 31.8 1 1/4 98.9
5.4 Resistencia hidrostática La unión del conjunto brida – elemento sensor con el cuerpo del termostato debe soportar una presión hidrostática de 1.27 MPa durante 8 min ± 15 s, sin presentar fuga, comprobándose con 8.2.
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5.5 Materiales Los elastómeros deben cumplir con 8.12 sin que se presente: - Deformaciones permanentes o deterioros; - Grietas; - Fracturas; - Degradación; - Aumento en dimensiones mayores que 3 % o disminución en
dimensiones mayores que 1 %; y - Pérdida en masa mayor que 10 %. Las partes metálicas deben cumplir con la Norma Mexicana NMX-X-045-SCFI-2008 o la que la sustituya (Ver 2 Referencias), durante 72 h, al final de las cuales las partes metálicas no deben presentar corrosión. 5.6 Fuga máxima permisible en válvulas termostáticas y
semiautomáticas Las válvulas termostáticas y semiautomáticas no deben presentar fugas mayores que 200 cm3/h para fuga externa y de 235 cm3/h para fuga interna, comprobándose de acuerdo con 8.4. La prueba debe realizarse para cada una de las salidas del piloto y quemador que presente el termostato o válvula semiautomática. 5.7 Capacidad de flujo La capacidad de flujo debe ser como mínimo la que se especifica en las características que se declaran para el uso de las válvulas, comprobándose de acuerdo con 8.5.
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5.8 Válvula de seguridad La válvula de seguridad debe cumplir con las pruebas siguientes: - 8.3 Cierre de la válvula de seguridad; - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso e); - 8.11 Vida de la válvula de seguridad; - 8.3 Cierre de la válvula de seguridad; y - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso e). 5.9 Sistema de control y de dirección de gas El sistema de control y de dirección de gas debe cumplir con las pruebas siguientes: - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso c); - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso d); - 8.7 De vida del sistema de control y de dirección de
gas; - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso c); y - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso d). 5.10 Válvula principal (únicamente para válvulas termostáticas) La válvula principal debe cumplir con las pruebas siguientes: - 8.1 Resistencia al momento de torsión (únicamente
para termostato de calentador de agua);
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- 8.2 Resistencia hidrostática (únicamente para termostato de calentador de agua);
- 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso b); - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso f) Apertura y cierre
de la válvula principal (válvula termostática); - 8.6 Ajuste de temperatura del termostato; - 8.10 Vida de la válvula principal; - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso b); - 8.4.4 Fuga máxima permisible, inciso f) Apertura y cierre
de la válvula principal (válvula termostática); y - 8.6 Ajuste de temperatura del termostato. 5.11 Regulador de presión de gas al quemador (en caso de existir) El regulador de presión de gas al quemador debe cumplir con las pruebas que se especifican en 8.8.4, inciso a) Regulación de presión al quemador y piloto. 5.12 Regulador de presión de gas al piloto (en caso de existir) El regulador de presión de gas al piloto debe cumplir con la prueba que se especifica en 8.8.4, inciso b) Regulación de presión al piloto. 5.13 Interruptor térmico (en caso de existir) El interruptor térmico debe cumplir con la prueba que se especifica en 8.9 Apertura del interruptor térmico.
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5.14 Las válvulas termostáticas deben tener una palanca, perilla u otro dispositivo para disminuir o aumentar su nivel de calentamiento, comprobándose visualmente. 6 MUESTREO Para efectos de evaluación de la conformidad, el muestreo está sujeto a lo dispuesto en las Tablas 2 y 3; seleccionar de manera aleatoria el lote y los especímenes para prueba.
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TABLA 2. Cantidad de especímenes para prueba
Prueba Válvula
termostática para
calentador
Válvula termostática
para calefactor
Válvula semiautomática para calefactor
8.1 Resistencia al momento de torsión
1 Espécimen nuevo
No aplica No aplica
8.2 Resistencia hidrostática El mismo de 8.1 No aplica No aplica 8.3 Cierre de la válvula de seguridad
El mismo de 8.2 1 Espécimen nuevo
1 Espécimen nuevo
8.4 Fuga máxima permisible
El mismo de 8.3 El mismo de 8.3
El mismo de 8.3
8.5 Capacidad de flujo El mismo de 8.4 El mismo de 8.4
El mismo de 8.4
8.6 Ajuste de temperatura del termostato
1 Espécimen nuevo
El mismo de 8.5
No aplica
8.7 De vida del sistema de control y de dirección de gas
El mismo de 8.6 El mismo de 8.6
El mismo de 8.5
8.8 Regulación de presión al quemador y piloto
El mismo de 8.7 cuando cuente con regulador
El mismo de 8.7 cuando cuente con regulador
El mismo de 8.7 cuando cuente con regulador
8.9 Apertura del interruptor térmico
1 Espécimen nuevo
No aplica No aplica
8.10 Vida de la válvula principal
1 Espécimen nuevo
El mismo de 8.8
No aplica
8.11 Vida de la válvula de seguridad
El mismo de 8.8 1 Espécimen nuevo
El mismo de 8.8
8.12 Variación de volumen y pérdida en la masa del elastómero
Elastómero del espécimen 8.11
Elastómero del espécimen de 8.11
Elastómero del espécimen de 8.11
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7 MATRIZ DE PRUEBAS
TABLA 3. Relación de las pruebas que deben realizarse a los especímenes, de acuerdo con su tipo
Prueba Válvula
termostática para
calentador
Válvula termostática
para calefactor
Válvula semiautomática para calefactor
8.1 Resistencia al momento de torsión
Aplica, sólo si tiene brida
No aplica No aplica
8.2 Resistencia hidrostática Aplica, sólo si tiene conjunto brida – elemento sensor
No aplica No aplica
8.3 Cierre de la válvula de seguridad
Aplica Aplica Aplica
8.4 Fuga máxima permisible
Aplica Aplica Aplica
8.5 Capacidad de flujo Aplica Aplica Aplica 8.6 Ajuste de temperatura del termostato
Aplica Aplica No aplica
8.7 De vida del sistema de control y de dirección de gas
Aplica Aplica Aplica
8.8 Regulación de presión al quemador y piloto
Aplica, solo si cuenta con regulador de presión
Aplica, solo si cuenta con regulador de presión
Aplica, solo si cuenta con regulador de presión
8.9 Apertura del interruptor térmico
Aplica, sólo si tiene interruptor térmico
No aplica No aplica
8.10 Vida de la válvula principal
Aplica Aplica No aplica
8.11 Vida de la válvula de seguridad
Aplica Aplica Aplica
8.12 Variación de volumen y pérdida en la masa del elastómero
Aplica Aplica Aplica
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8 MÉTODOS DE PRUEBA 8.1 Resistencia al momento de torsión 8.1.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar la resistencia al momento de torsión de la unión del conjunto brida – elemento sensor del termostato, con el cuerpo del calentador. 8.1.2 Reactivos y materiales - Aceite orgánico, mineral o sintético. 8.1.3 Aparatos y/o instrumentos - Medidor de momento torsional con resolución adecuada para
realizar las mediciones conforme a la prueba; - Dispositivo de sujeción, con rosca hembra para instalar el
termostato; - Herramienta de instalación para ensamblar el termostato, ésta
debe proporcionarse para la prueba; y - Cronómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba. 8.1.4 Procedimiento Someter primeramente el espécimen al método de prueba que se especifica en 8.6. Posteriormente, verter 2 gotas de aceite a la rosca de la brida y con la herramienta de instalación, ensamblar el termostato al dispositivo de sujeción que tiene una rosca hembra del diámetro correspondiente a la brida del termostato y aplicar un momento de torsión de acuerdo con el diámetro nominal de la conexión macho que se especifica en la Tabla 1, a los 15 min ±
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15 s retirar la pieza y someter el espécimen a la prueba que se especifica en 8.6. 8.1.5 Expresión de resultados La prueba se cumple cuando el termostato no presenta deformaciones, fracturas y/o desajuste en todo el sistema, la comprobación se hace de manera visual. El ajuste de temperatura no debe variar ± 3 °C de la temperatura del termostato que se obtiene inicialmente. 8.2 Resistencia hidrostática 8.2.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar que la unión del conjunto brida – elemento sensor, con el cuerpo del calentador no presenta fugas. 8.2.2 Reactivos y materiales - Agua; y - Suministro de Gas L.P. o Gas Natural. 8.2.3 Aparatos y/o instrumentos - Termómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; - Calentador de agua o dispositivo con los accesorios, equipos e
instrumentos siguientes:
a) Dispositivo que incremente la presión del agua mínimo a 1.27 MPa;
b) Manómetro con resolución adecuada para realizar las
mediciones conforme a la prueba; y
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- Cronómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones conforme a la prueba.
8.2.4 Procedimiento Conectar el espécimen al calentador de agua o dispositivo y aplicar un momento de torsión igual al que se especifica en la Tabla 1. Llenar el calentador o el dispositivo con agua a temperatura ambiente e incrementar la presión hasta 1.27 MPa y mantener dicha presión durante 8 min ± 15 s. Despresurizar el calentador o el dispositivo, ponerlo en funcionamiento para incrementar la temperatura del agua hasta 70 °C + 5 °C en la parte superior del calentador, si se utiliza dispositivo dicho incremento de temperatura puede ser a través de resistencias de calentamiento o cualquier otro medio para tal fin, una vez que se alcanza la temperatura incrementar la presión hasta 1.27 MPa y mantener dicha presión durante 8 min ± 15 s. 8.2.5 Expresión de resultados La prueba se cumple cuando no existen fugas en la unión de la brida – elemento sensor. 8.3 Cierre de la válvula de seguridad 8.3.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar que la válvula de seguridad opera correctamente. 8.3.2 Reactivos y materiales - Aire. 8.3.3 Aparatos y/o instrumentos
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- Banco de prueba que contenga un ampérmetro con una resolución adecuada para realizar las mediciones conforme a la prueba y un burbujeador u otro dispositivo equivalente para detectar flujo de aire (rotámetro, flujómetro, etc);
- Fuente de poder variable de corriente directa que proporcione la
corriente de prueba; y - Manómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba. 8.3.4 Procedimiento Colocar el espécimen en el dispositivo de prueba, con una presión de entrada de aire de 2.74 kPa y suministrar una corriente directa de excitación de 475 mA ± 10 mA. Colocar la perilla en posición piloto y oprimir el botón activador de forma manual hasta que el sistema de seguridad se energice, esto se observa en el burbujeador u otro dispositivo equivalente cuando al dejar de oprimir el botón, el flujo se mantiene constante. Una vez que se energiza el sistema disminuir gradualmente la intensidad de la corriente directa al valor mínimo que se especifica en las características que se declaran para el uso de la válvula de seguridad. 8.3.5 Expresión de resultados Deben rechazarse aquellos sistemas de seguridad que no energicen a una corriente directa de excitación máxima de 485 mA o aquellos cuya válvula de seguridad desenergice fuera del intervalo que se especifica en las características que se declaran para el uso de la válvula de seguridad. 8.4 Fuga máxima permisible 8.4.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar la fuga máxima permisible en válvulas termostáticas y semiautomáticas.
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8.4.2 Reactivos y materiales - Aire. 8.4.3 Aparatos y/o instrumentos - Banco de pruebas (recinto o cámara); - Fuente para energizar el sistema de seguridad; - Burbujeador u otro dispositivo equivalente para detectar flujo de
gas o aire (rotámetro, flujómetro, etc.); - Medidor de flujo con resolución adecuada para realizar las
mediciones conforme a la prueba; - Termómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; - Cronómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; y - Manómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba. 8.4.4 Procedimiento Realizar estas pruebas a 0 °C y 52 °C con una tolerancia de ± 3 °C o lo que se especifique en las características que se declaran para el uso de la válvula termostática o semiautomática, siempre y cuando sea menor que 0 °C y/o mayor que 52 °C. Realizar esta prueba a las temperaturas que se especifican, el espécimen de prueba debe colocarse en la cámara de temperatura, mantener los intervalos que se mencionan dentro de ella y realizar la prueba. Cuando sea necesario, se permite modificar el ajuste de temperatura del termostato para los efectos de abrir y cerrar la válvula principal.
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Conectar la válvula termostática o semiautomática a la línea de aire con un burbujeador u otro dispositivo equivalente y/o medidor de flujo, además a dicha válvula de prueba se le instala la fuente para energizar el sistema de seguridad con el propósito de mantener la válvula de seguridad abierta y realizar lo siguiente: a) Cuerpo del conjunto NOTA 1: Para válvulas termostáticas o semiautomáticas. Con todas las válvulas abiertas y las salidas de quemador y piloto selladas, introducir aire a una presión de 6.6 kPa ± 0.05 kPa durante 10 min como mínimo. Registrar el valor que se obtiene en el medidor de flujo. b) Válvula principal Mantener la válvula principal cerrada y todas las demás válvulas abiertas, obturar la salida para el piloto y dejar abierta la salida principal al quemador. Conectar el medidor de flujo a la entrada del termostato, en estas condiciones introducir aire a una presión de 0.98 kPa ± 0.05 kPa y después de 10 min incrementar a 6.6 kPa ± 0.05 kPa durante 10 min con una tolerancia de + 1 min. Registrar el valor que se obtiene en el medidor de flujo. c) Sistema de control y de dirección de gas Esta prueba es aplicable solamente en el caso de que la función de control y de dirección de gas se efectúe con la válvula dedicada a dicha función. Con la válvula de seguridad y la válvula principal (en caso de existir) en posición “abierto”, la válvula de control y de dirección en posición “cerrado” y la salida del piloto y quemador(es) sin obstruir. Conectar el medidor de flujo a la entrada del termostato, introducir aire a una presión de 6.6 kPa ± 0.05 kPa durante 10 min con una tolerancia de + 1 min. Cuando la válvula de control y de dirección se encuentre en posición “piloto” la salida para éste debe obstruirse.
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Cuando la válvula de control y de dirección se encuentre en posición “abierto” todas las salidas deben obstruirse. d) Cámara de piloto Con el medidor de flujo conectado a la entrada del termostato y con las válvulas de seguridad y principal abiertas, la válvula de control y de dirección con la perilla en posición “piloto” y la salida para el piloto sellada, introducir aire a una presión de 6.6 kPa ± 0.05 kPa, durante 10 min con una tolerancia de + 1 min. En caso de que la función de control y de dirección de gas la cumpla la válvula principal, ésta debe permanecer cerrada. e) Válvula de seguridad Con el medidor de flujo conectado a la entrada del termostato y con la válvula de seguridad desenergizada y todas las demás abiertas, la salida del piloto “cerrada” y la salida del quemador “abierta”, introducir aire a una presión de 0.98 kPa ± 0.05 kPa y después de 10 min con una tolerancia de + 1 min, incrementar a una presión de 6.6 kPa ± 0.05 kPa durante 10 min con una tolerancia de + 1 min. f) Apertura y cierre instantáneo de la válvula principal (válvula
termostática) Con la válvula de seguridad, el sistema de control y de dirección de gas “abiertos”, la salida para el piloto “cerrada”, la salida al quemador “abierta”, donde debe conectarse el medidor de flujo y con la línea de aire a una presión de 0.98 kPa ± 0.05 kPa, operar la perilla o la palanca de control de temperatura lentamente, abrir y cerrar la válvula principal, comprobar que la apertura y cierre son instantáneos por medio del burbujeador u otro dispositivo equivalente. Para los incisos a), b), c), d) y e) realizar correcciones al flujo de aire por altitud de acuerdo con la fórmula 1 que se indica en 8.5.4
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8.4.5 Expresión de resultados Para el inciso a) no deben presentarse fugas mayores que 200 cm3/h (fuga externa) y para los incisos b), c), d) y e) de 235 cm3/h (fuga interna) a condiciones normales de temperatura y presión; para el inciso f) durante la apertura de la válvula principal debe presentar burbujas de forma inmediata y al cierre de ésta, no deben presentarse burbujas después de 10 s. 8.5 Capacidad de flujo 8.5.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar que los flujos de las válvulas se encuentran dentro del intervalo que se especifica. 8.5.2 Reactivos y materiales - Aire (a presión constante). 8.5.3 Aparatos y/o instrumentos - Manómetros con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; - Medidor de flujo con resolución adecuada para realizar las
mediciones conforme a la prueba; - Válvulas de paso; y - Conexiones para realizar la prueba. 8.5.4 Procedimiento Instalar la válvula termostática o semiautomática en el dispositivo de prueba, con el control instalado como se muestra en la Figura 1, la capacidad de flujo debe determinarse con el control en la posición más abierta que asume en forma natural, en condiciones normales de operación. Si el control incluye un termostato, la temperatura del sensor debe reducirse para este objetivo y el ajuste de temperatura, de existir, ajustar a la máxima temperatura. Si el
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control incluye un regulador de presión ajustable o convertible, el regulador de presión debe ajustarse para que entregue la máxima presión de salida. Como método alterno puede utilizarse un medidor de flujo en serie entre el suministro de aire y la pieza a evaluar, respetando los parámetros de la prueba y realizando las correcciones que se indican. Ajustar la válvula de control de salida para dar una medición en los indicadores, igual a la caída de presión de 249 Pa. Mantener la presión de entrada a 498 Pa. La capacidad de flujo de la válvula se calcula al utilizar las Expresiones matemáticas 1 y 2.
Expresión matemática 1
t
PPaqqn
15.273
65.288
325.101
En donde: qn es el flujo corregido de aire en m3/h; q es el flujo de aire medido en m3/h; Pa es la presión atmosférica medida en kPa; P es la presión de prueba en kPa; y t es la temperatura del aire en °C. NOTA 2: 101.325 es la presión atmosférica a nivel del mar que se expresa
en kPa, y 273.15 + t es la conversión de grados Celsius a grados Kelvin, 288.65 K (15.5 °C) es la temperatura de referencia en grados Kelvin.
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Expresión matemática 2
d
1
36
10qnPCCF
En donde: CF es la capacidad de flujo expresada en kW; PC es el poder calorífico del gas expresado en MJ/m3: Gas Natural 34
MJ/m3 ± 2 MJ/m3 y Gas L.P. 93 MJ/m3 ± 2 MJ/m3; qn es el valor de flujo de aire corregido en m3/h calculado en la
expresión matemática 1; y d es la densidad relativa del gas: Gas Natural 0.64 y Gas L.P. 1.53.
FIGURA 1. Diagrama de banco de pruebas que se utiliza para las pruebas de capacidad de flujo y la prueba de reguladores de presión
(ilustrativa más no limitativa)
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8.5.5 Expresión de resultados La capacidad de flujo no debe ser menor que lo que se especifica en las características que se declaran para el uso de las válvulas. 8.6 Ajuste de temperatura del termostato 8.6.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar que el ajuste de temperatura del termostato se encuentra dentro del intervalo que se especifica en las características que se declaran para el uso del termostato. 8.6.2 Reactivos y materiales - Aire. 8.6.3 Aparatos y/o instrumentos - Recipiente con agua, con dispositivo para variar la temperatura
del agua a una velocidad de 1 °C/min o menor; - Termómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; - Burbujeador u otro dispositivo equivalente para detectar flujo de
gas o aire (rotámetro, flujómetro, etc); y - Manómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba. 8.6.4 Procedimiento Colocar el sensor del termostato en el recipiente con agua, conectar la línea de aire al burbujeador u otro dispositivo equivalente y la salida de éste a la salida del piloto y aplicar la presión que se especifica en las características que se declaran para el uso del termostato. Mantener el sensor de temperatura del termómetro máximo a 3 mm del sensor del termostato. En esas condiciones
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colocar el control de temperatura en posición máxima o en la que se indique en las características que se declaran para el uso del termostato, se incrementa la temperatura a una velocidad máxima de 1 °C/min del agua hasta que cierre el flujo de aire (desaparezcan las burbujas). En este momento tomar la lectura de la temperatura. Para obtener el diferencial de temperatura, una vez que se alcanzó la temperatura de calibración, dejar el termostato hasta que vuelva a abrir la válvula principal, en ese momento registrar la temperatura del agua contenida en el recipiente por medio del termómetro. 8.6.5 Expresión de resultados La prueba se cumple cuando: a) Para válvula termostática para calentador de agua, de
almacenamiento y de rápida recuperación La temperatura que se obtiene en la prueba presenta una variación de ± 5 °C y un diferencial de recuperación no mayor de lo que se especifica en las características que se declaran para el uso del termostato. b) Para válvula termostática para calefactor de ambiente La temperatura que se obtiene en la prueba presenta una variación de ± 3 °C y un diferencial de recuperación no mayor de lo que se especifica en las características que se declaran para el uso del termostato. 8.7 De vida del sistema de control y de dirección de gas 8.7.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar que el sistema de control y de dirección de gas no presenta daños mecánicos. 8.7.2 Reactivos y materiales - Aire a una presión de 2.74 kPa ± 0.05 kPa.
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8.7.3 Aparatos y/o instrumentos - Dispositivo para efectuar ciclos; - Contador de ciclos; - Sistema para energizar el sistema de seguridad o conjunto piloto-
termopar; - Dispositivo que incremente la temperatura de la válvula a 85
°C ± 3 °C; - Termómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; y - Manómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba. 8.7.4 Procedimiento Instalar y conectar las válvulas termostáticas o semiautomáticas bajo las condiciones siguientes: Las válvulas termostáticas y semiautomáticas deben estar en un ambiente de 79 °C con una tolerancia de - 5 °C o a la temperatura que se especifica en las características que se declaran para el uso de la válvula, con una tolerancia de ± 3 °C en el caso de que ésta sea mayor a la que se especifica. El ajuste de temperatura del termostato debe ajustarse de forma que la válvula principal se mantenga abierta durante esta prueba. Instalar la válvula termostática o semiautomática en el dispositivo de ciclos, estando el contador en cero. Un ciclo es cuando el sistema de control y de dirección de gas gira de un extremo a otro y éste regresa, en toda la extensión de su movimiento. Conectar la entrada a la línea de aire.
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La válvula de seguridad de las válvulas termostáticas o semiautomáticas debe permanecer abierta durante toda la prueba. Ya instalada la válvula termostática o semiautomática, con todas las conexiones y dispositivos se hace fluir aire para asegurarse de que no existen fugas. Someter el sistema de control y de dirección de gas a 5 000 ciclos. 8.7.5 Expresión de resultados Al término de la prueba la válvula termostática o semiautomática, no debe presentar daños mecánicos, y debe probarse nuevamente como se especifica en 8.4.4, inciso c). El etiquetado o marcado del producto no debe presentar deformaciones, desprendimientos y/o borrado de los textos como resultado de la prueba, comprobándose visualmente. 8.8 Regulación de presión al quemador y piloto Este método de prueba aplica únicamente para aparatos que tienen regulación de presión al quemador y/o al piloto. 8.8.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar que la presión de salida tanto del quemador como del piloto no varía del ajuste que se especifica en las características que se declaran para el uso de la válvula. 8.8.2 Reactivos y materiales - Aire. 8.8.3 Aparatos y/o instrumentos - Banco de pruebas (ver Figura 1);
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- Sistema para energizar el sistema de seguridad o conjunto piloto-termopar; y
- Dos manómetros con resolución adecuada para realizar las
mediciones conforme a la prueba. 8.8.4 Procedimiento Conectar la válvula termostática o semiautomática a la línea de aire, y las salidas del piloto y válvula principal de acuerdo con las especificaciones que se declaran para el uso de la válvula, conectar los medidores de presión a la entrada y a la salida, además, instalar al aparato de prueba el termopar con el piloto o la fuente de poder que lo sustituya y realizar las pruebas siguientes: a) Regulación de presión al quemador Estas pruebas deben realizarse en el punto mínimo y punto máximo de ajuste de presión del regulador del quemador de la válvula termostática o semiautomática, que se especifica en las características que se declaran para el uso de la válvula. Y para el caso de que la válvula termostática o semiautomática cuente con regulador de presión fijo, aplicar las presiones correspondientes al tipo de gas para el cual se diseña la válvula termostática o semiautomática. b) Regulación de presión al piloto Estas pruebas deben realizarse en el punto mínimo y punto máximo de ajuste de presión del regulador del piloto de la válvula termostática o semiautomática que se especifica en las características que se declaran para el uso de la válvula. Y para el caso de que la válvula termostática o semiautomática cuente con regulador de presión fijo, aplicar las presiones correspondientes al tipo de gas para el cual se diseña la válvula termostática o semiautomática.
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8.8.5 Expresión de resultados La presión de salida tanto del quemador como del piloto debe ser la que se especifica en las características que se declaran para el uso de la válvula y en ningún caso variar más de: - Para Gas L.P.: ± 10 % - Para Gas Natural: +10 %, -15 % 8.9 Apertura del interruptor térmico 8.9.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar el cierre de la alimentación de gas al termostato cuando la temperatura del agua alcance como máximo 93 °C. 8.9.2 Reactivos y materiales - Gas o aire a una presión de 2.74 kPa ± 0.05 kPa. 8.9.3 Aparatos y/o instrumentos - Banco de pruebas, conforme a la Figura 1; - Sistema para energizar el sistema de seguridad o conjunto piloto-
termopar; - Recipiente con agua, con dispositivo para variar la temperatura
hasta 100 °C; - Termómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; y - Dispositivo para medir presión o flujo el cual puede incluir una
alarma auditiva, visual, registrador u otro equivalente.
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8.9.4 Procedimiento 8.9.4.1 Prueba con gas Conectar el termostato al recipiente con agua y al suministro de gas, con el sistema de control y de dirección de gas en posición piloto se enciende el piloto. Incrementar la temperatura del agua, comprobándose por medio del termómetro, hasta que la flama del piloto se apague. 8.9.4.2 Prueba con aire Conectar el termostato al recipiente con agua y al suministro de aire, energizar el sistema de seguridad contra falla de flama con la fuente de poder y colocar el dispositivo para medir presión o flujo en la salida del piloto. Incrementar la temperatura del agua, comprobándose por medio del termómetro, hasta que el dispositivo para medir presión o flujo se active, el cual indica el cierre de la válvula de seguridad. Para ambas pruebas: El incremento de temperatura del agua debe ser a una velocidad no mayor que 0.5 °C/min. 8.9.5 Expresión de resultados Cuando se utiliza gas, la flama del piloto debe apagarse en el intervalo de temperatura que se especifica en las características que se declaran para el uso del termostato, con una tolerancia de + 6 °C, siempre y cuando éste no exceda 93 °C. Cuando se utiliza aire la válvula de seguridad debe cerrarse en el intervalo de temperatura que se especifica en las características que se declaran para el uso del termostato, con una tolerancia de + 6 °C, siempre y cuando éste no exceda 93 °C. 8.10 Vida de la válvula principal 8.10.1 Fundamento
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Este método de prueba se utiliza para comprobar el funcionamiento de la válvula principal. 8.10.2 Reactivos y materiales - Aire a una presión de 3.48 kPa ± 0.05 kPa. 8.10.3 Aparatos y/o instrumentos - Dispositivo para efectuar ciclos; - Contador de ciclos; - Dispositivo para calentamiento – enfriamiento del elemento
sensor; - Manómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; y - Termómetro(s) con resolución adecuada para realizar las
mediciones conforme a la prueba. 8.10.4 Procedimiento Antes de iniciar la prueba debe realizarse la prueba que se especifica en 8.6. Esta prueba debe efectuarse con todas las partes del control a temperatura ambiente, excepto el elemento sensor. El control debe conectarse a una línea de aire a una presión de 3.48 kPa con una tolerancia de ± 0.05 kPa y la salida principal al manómetro. El sistema de prueba debe diseñarse de tal manera que provoque la apertura y el cierre de la válvula principal alternadamente, por medio de un calentamiento y enfriamiento del elemento sensor. El ajuste de la temperatura debe ser la máxima que se especifica en las características que se declaran para el uso de la válvula. Cada ciclo consiste en exponer el elemento sensor a una temperatura que permita la apertura y el cierre de la válvula principal. Esta prueba debe tener una duración de 25 000 ciclos.
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8.10.5 Expresión de resultados La variación del ajuste de temperatura no debe ser mayor que ± 5.5 °C o el 5 % de la calibración inicial cuando se le aplica el método que se especifica en 8.6, cualquiera que sea mayor, y al aplicar nuevamente el método de prueba que se indica en 8.4.4, inciso b). 8.11 Vida de la válvula de seguridad 8.11.1 Fundamento Este método de prueba se utiliza para comprobar que no se presentan fallas ni fugas cuando se acciona la válvula de seguridad. 8.11.2 Reactivos y materiales - Aire a una presión de 3.48 kPa ± 0.05 kPa. 8.11.3 Aparatos y/o instrumentos - Dispositivo de sujeción y accionamiento; - Burbujeador u otro dispositivo equivalente para detectar flujo de
gas o aire (rotámetro, flujómetro, etc.); - Sistema para energizar el sistema de seguridad o conjunto piloto-
termopar; - Contador de ciclos; y - Manómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba. 8.11.4 Procedimiento a) Colocar el espécimen en el dispositivo y energizar la bobina;
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b) Conectar la salida del piloto al burbujeador u otro dispositivo equivalente o del manómetro;
c) Colocar el sistema de control y dirección de gas en posición piloto; d) Conectar la línea de presión de aire a la entrada del espécimen; El dispositivo de prueba debe actuar en el ciclo siguiente: a) Accionar el dispositivo de apertura de la válvula de seguridad y
detectar que la válvula de seguridad esté abierta; b) Energizar la unidad magnética de la válvula de seguridad; c) Desactivar el dispositivo de apertura de la válvula de seguridad; d) Verificar que la válvula de seguridad continúa abierta; e) Desenergizar la unidad magnética de la válvula de seguridad; f) Confirmar que cerró la válvula de seguridad. Un ciclo constituye del inciso a) al inciso f). Esta prueba debe tener una duración de 6 000 ciclos. 8.11.5 Expresión de resultados Se comprueba el cumplimiento con el método de prueba que se especifica en 8.4.4, inciso e) y 8.3. 8.12 Variación de volumen y pérdida en la masa del elastómero NOTA 3: En caso de que el espécimen no contenga elastómeros, este
método de prueba no aplica.
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8.12.1 Fundamento Este método de prueba tiene por objeto comprobar que después del ataque de un agente químico, la condición final del elastómero no afecta el funcionamiento de la válvula termostática. 8.12.2 Reactivos y materiales - n-hexano; - Alcohol etílico; y - Agua destilada. 8.12.3 Aparatos y/o instrumentos - Balanza analítica con resolución adecuada para realizar las
mediciones conforme a la prueba; - Recipiente con tapa; - Cronómetro con resolución adecuada para realizar las mediciones
conforme a la prueba; - Medidor de longitud con resolución adecuada para realizar las
mediciones conforme a la prueba; y - Medidor de espesores con resolución adecuada para realizar las
mediciones conforme a la prueba. 8.12.4 Procedimiento 8.12.4.1 Preparación y conservación de los especímenes Medir el largo, ancho y cuando aplique el diámetro, en al menos tres puntos del espécimen de prueba y calcular el promedio de las lecturas de cada uno. Medir el espesor inicial con el medidor de espesores en cuatro puntos diferentes a lo largo del espécimen y calcular el promedio de las lecturas.
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8.12.4.2 Determinación de la variación de la masa Tomar el espécimen de prueba del inciso 8.12.4.1 y determinar la masa (P1) en la balanza analítica. La determinación de las masas debe realizarse con aproximación al miligramo. Introducir el espécimen en el recipiente que contiene n-hexano, cubrirlo completamente y cerrar el recipiente; el tiempo que debe permanecer sumergido es de 70 h ± 1 h a temperatura ambiente. Al final de ese tiempo, sacar el espécimen y enjuagar con alcohol etílico y agua destilada. Secar el espécimen y dejar reposar a temperatura ambiente durante 72 h y al final determinar la masa (P2). Esta última determinación de masa (P2) puede realizarse también de la forma siguiente: Después de secar el espécimen se introduce en un horno de circulación de aire a una temperatura de 70 °C ± 2 °C durante 2 h. Al término de ese período, sacar del horno y dejar reposar entre 1 h y 2 h, después del proceso de enfriado determinar la masa (P2). Medir nuevamente el largo, ancho, espesor y cuando aplique el diámetro de cada espécimen como se describe en 8.12.4.1. 8.12.4.3 Cálculos 8.12.4.3.1 Expresión matemática para calcular el porcentaje de la variación de la masa
100x1P
1P2Pmasaladeiaciónvar%
En donde:
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P1 es la masa del espécimen en miligramos (mg); y P2 es la masa del espécimen después de retirarse del agua y dejarse
reposar el tiempo que se requiere, en miligramos (mg). 8.12.4.3.2 Expresión matemática para calcular el cambio del porcentaje en la longitud
100xI
IIIi
fi100
En donde: Ii es la longitud inicial, en milímetros (mm); e If es la longitud después de la inmersión, en milímetros (mm). Esta expresión matemática debe aplicarse para cada una de las características que se miden (largo, ancho, espesor y cuando aplique el diámetro). 8.12.4.4 Expresión de resultados Al final de la prueba, el espécimen no debe presentar: - Deformaciones permanentes o deterioros; - Grietas; - Fracturas; - Degradación; - Aumento en dimensiones mayores que 3 % o disminución en
dimensiones mayores que 1 %; y - Pérdida en masa mayor que 10 %.
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8.13 Informe de la prueba El informe de la prueba debe contener como mínimo los datos siguientes: - Identificación del laboratorio de pruebas; - Responsable del laboratorio; - Identificación del equipo; - Reactivos que se utilizan para la prueba; - Temperatura ambiente durante la prueba; - Duración de la prueba en horas (cuando aplique); - Resultados que se obtienen de las pruebas; - Comentarios u observaciones sobre los resultados, si existen; y - Fecha o fechas de realización de las pruebas. 9 MARCADO Y EMPAQUE 9.1 Marcado 9.1.1 Para todas las válvulas El producto debe presentar marcada, grabada o mediante una etiqueta o ribete adherido a éste, cómo mínimo la información siguiente, en idioma español: - Marca del fabricante; - Número de parte y modelo (puede ser el mismo número); - Fecha o lote de fabricación; y - País de fabricación o ensamble.
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9.1.1.1 Para válvulas termostáticas - Debe cumplir con lo que se especifica en 9.1.1 y con lo siguiente: - Temperatura de trabajo en °C (por ejemplo: TT: 0
°C a 80 °C); - Temperatura de corte en °C (por ejemplo: TC: 35
°C a 70 °C); y - Presión máxima de trabajo en kPa. 9.1.1.2 Para válvulas semiautomáticas - Debe cumplir con lo que se especifica en 9.1.1 y con lo siguiente: - Intervalo de temperatura de trabajo en °C (por
ejemplo: TT: 0 °C a 80 °C); y - Presión máxima de trabajo en kPa. 9.1.2 En la perilla En la perilla del sistema de control y de dirección de gas o en alguna parte visible de la válvula termostática o semiautomática debe llevar en forma permanente en idioma español, en esencia, como mínimo los datos siguientes:
- Indicación de “apagado” o “cerrado” o “Apag.”
- Indicación del “piloto” o “Pil”
- Indicación de “encendido” o “abierto” o “Enc.”
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El tamaño de la letra de los textos o símbolos que se indican anteriormente debe ser como mínimo de 2 mm. 9.2 Empaque El producto debe empacarse para protegerse durante su manejo, transporte y estiba, asimismo, el empaque debe indicar como mínimo la información siguiente: - Marca del fabricante; - Número de parte y modelo (puede ser el mismo número); - Cantidad o contenido de número de piezas; y - Lote y/o fecha de fabricación.
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10 BIBLIOGRAFÍA ANSI Z.21.23-2010 Gas appliance thermostats. ANSI Z.21.78-2010 Combination gas control for gas appliances. BS EN 126:2012 Multifunctional controls for gas burning appliances. 11 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES Esta norma mexicana no coincide con ninguna norma internacional, por no existir ésta última al momento de elaborar la norma mexicana.
México, D.F., a 24 de julio de 2013
EL DIRECTOR GENERAL DE NORMAS LIC. ALBERTO ULISES ESTEBAN MARINA
MGAMM/EMZ/RRM