Cimentaciones para Maquinarias

Las cimentaciones son aquellos elementos estructurales que se encargan de transmitir los esfuerzos de la estructura al suelo que lo soporta, distribuyéndola de tal forma que no se generen deformaciones considerables en el terreno.

Para diseñar una cimentación es totalmente necesario conocer el tipo de suelo donde se colocará la maquinaria, además, luego de un estudio geotécnico se deben conocer datos precisos de su comportamiento y cuál es el tipo de cimiento más adecuado según la maquinaria a soportar.

También deben considerarse los esfuerzos a los cuales será sometida la cimentación, la forma y tamaño del elemento, el empotramiento, las propiedades dinámicas del suelo, entre otras.

Son muchos los errores cometidos a lo largo de los años, utilizar una fórmula especifica o argumentar acerca de una metodología que puede aplicarse sin modificación alguna es la antesala a una posible catástrofe. Muchas veces se utilizaban métodos empíricos, que si bien podían resultar eficientes en otro tipo de estructuras en el caso de las maquinarias no es así.

Consideraciones para la cimentación de maquinarias

Las maquinarias tienen una particularidad, siempre existe en estas, debido al funcionamiento, una vibración y/o movimiento, adicional a las cargas estáticas (pero propio) que en sí tiene el equipo, lo que le da un carácter dinámico que amerita especial atención en la etapa de diseño de la cimentación ya que frecuentemente el cálculo de estructuras en el caso de los cimientos considera cargas vivas, pero no son permanentes como lo pueden llegar a ser las de una maquinaria que funciona, por ejemplo, 24 horas.

Una práctica común consistía en realizar diseños de cimentaciones para maquinarias adoptando la hipótesis de que el suelo es una cama de resortes y amortiguadores, que trabajan de manera independiente y acoplada. Pero esta tenía algunas dificultades, no se tomaba en consideración dentro del módulo de reacción del suelo la inercia generada durante la vibración.

Con los años los métodos se han ido diversificando y mejorando, hoy en día se toman en consideración parámetros dinámicos del suelo que deben ser cuidadosamente identificados en los estudios de suelo previos al diseño de los cimientos.

Ahora bien, específicamente ¿qué debe considerarse en estos diseños?

  • Cargas permanentes: peso propio de la máquina, peso propio del elemento de cimentación, peso delas tuberías y accesorios, peso de la plataforma donde está montado el equipo y similares.
  • Carga de par de torque normal: este es un esfuerzo común en turbogeneradores, producto del funcionamiento propio del equipo, la cual genera un par de fuerzas de dirección contraria a la rotación del rotor sobre los soportes de la máquina.
  • Cargas dinámicas: la magnitud de esta carga depende propiamente del tipo de equipo, depende mucho de la potencia, modelo, condiciones de instalación, u otros factores.

Tipos de maquinaria

De acuerdo al tipo de vibración las máquinas se clasifican en:

  • Máquinas reciprocantes – funcionan con un sistema de manivelas y émbolos, suelen tener velocidades bajas. Ejemplo de este tipo de maquinaria son: compresores de pistón, máquinas de vapor, máquinas de combustión interna, etc.
  • Máquinas centrífugas – funcionan bajo la ley de acción y reacción, su movimiento es en forma circular, la velocidad de operación es constante. Ejemplos de este tipo: turbinas, bombas centrífugas, compresores centrífugos, ventiladores, etc.
  • Máquinas de impacto – estas producen gas de impacto, su vibración es transitoria. Ejemplo de este tipo son: cizallas de impacto, martillo neumáticos, máquinas punzadoras, etc.
  • Equipos especiales – son aquellas que generan vibraciones y no entran en ninguna de las clasificaciones descritas anteriormente, por ejemplo, las antenas de radar.

Requisitos de las cimentaciones de maquinarias

  • Deben ser resistentes sin correr riesgo de presentar falla al corte.
  • Los asentamientos deben estar dentro del límite permisible, con la finalidad de no generar deformaciones importantes en el suelo.
  • El centro de gravedad de la máquina debe estar alineado con el de la cimentación.
  • La vibración debe estar dentro de límites aceptables.

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