Fundaciones De Equipos Vibratorios

Fernando Yévenes U.
Ingeniero Civil/Estructural P.U.C.

FUNDACIONES DE EQUIPOS VIBRATORIOS
Introducción
– El propósito de esta presentación es proporcionar una descripción del diseño de fundaciones para equipos vibratorios de acuerdo con las prácticas de la Compañía. – Las prácticas de la Compañía establecen las pautas, procedimientos recomendados y ejemplos de cálculo para el diseño defundaciones de distintos tipos de equipos vibratorios.

Temario
– Bases del diseño dinámico – Objetivo del diseño – Información necesaria para el diseño – Dimensionamiento – Armaduras – Alcance y aplicación de las Prácticas de la Compañía

Bases del Diseño Dinámico
– Cuándo realizar un análisis dinámico:
• Equipos reciprocantes > 200HP • Equipos centrífugos > 500HP • o cuando el equipo >2.270kg (5.000Lb)

– La estática trabaja con fuerzas y desplazamientos invariables con el tiempo. La dinámica sin embargo considera fuerzas y desplazamientos variables con el tiempo en una tasa que puede producir fuerzas de inercia importantes, por lo tanto, no se pueden esperar que haciendo algunos cambios típicos para el diseño estático funcionen para el diseño dinámico (es decir, más rigidez nosiempre es mejor, etc.). – Respuesta estática: – Respuesta dinámica:
P = k ⋅u

P(t) = k ⋅ u + c ⋅

du d 2u +m⋅ 2 dt dt

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– C = coeficiente de amortiguamiento = medida de la energía disipada en un ciclo de vibración. – El suelo disipa la energía por dos mecanismos:
• Propagación de ondas elásticas lejos de la fuente (conocido comoradiación o amortiguamiento geométrico, dependiente de la frecuencia). • Deformación inelástica del suelo (conocido como amortiguamiento del material, independiente de la frecuencia).

– Para condiciones uniformes del suelo, los métodos dependientes de la frecuencia e independientes deben dar resultados muy similares. Para condiciones del suelo no uniformes y para frecuencias más altas de excitaciónlos criterios dependientes de la frecuencia son más aplicables. – Grados de Libertad del Sistema (DOF):
• Para una fundación rígida se deben considerar sólo 6 grados de la libertad.

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– Tipos de Cargas:
• Los tipos de respuesta dependen de la naturaleza de la carga aplicada:
Transiente (Terremotos, Explosiones, etc.)

Aleatoria(Molinos, Chancadores, Ondas, etc.)

Periódica (harmónica) (Equipos Vibratorios)

• Se tienen dos tipos de la cargas para el diseño de una fundación:
Centrífugas
Z F4 RW MS β Y e C.L. Shaft

Las cargas son debidas al desequilibrio (balance imperfecto) entre las partes que giran (ROTOR). Estas fuerzas generalmente son proporcionadas por el Vendor. Si no, se pueden utilizar las fórmulasindicadas arriba en las Prácticas de la Compañía. Las excentricidades se basan en el tipo máquina y su estándar de fabricación. Los valores para excentricidades se pueden tomar del

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paper de ARYA “Design of Structures and Foundations for Vibrating Machines” o del API. Cargas centrífugas desbalanceadas generalmente resultan después de años deservicio (por el uso). Recíprocas (de pistón)
Z HW F1

MS

L1 β

L2 PW Y

C.L. Shaft

F2

Las cargas resultan de fuerzas de gas e inercia. Sólo se necesitan considerar las fuerzas de inercia (debido a la variación de aceleraciones en las partes del equipo, rotación/pistón) para el análisis dinámico, ya que las fuerzas de gas tienden a cancelarse entre ellas. Las ecuaciones mostradas enlas Prácticas de la Compañía son para las fuerzas que resultan de un solo cilindro. Estas fuerzas deben ser suministradas por el Vendor, porque son difíciles de determinar cuando hay varios pistones. Estas fuerzas de pistón/émbolo se pueden equilibrar para ayudar a reducir la carga dinámica general. También se deben proporcionar cambios de fase. Cargas recíprocas son más críticas, porque...