TESIS PRESENTACION.pptx

Universidad de Oriente
Núcleo Anzoátegui
Departamento de Ingeniería Civil
UNIVERSIDAD
DE ORIENTE
Br: Hurtado , Edwin CI: 27136300
Br: Sanchez, Jose D. CI: 27396066

“DESARROLLO DE UNA METODOLOGÍA
PARA EL DISEÑO DE FUNDACIONES DE
BOMBAS PARA LA INDUSTRIA PETROLERA
BAJO NORMATIVAS VIGENTE: COVENIN
1756:2001-1, COVENIN 1753-2006 Y LAS
NORMATIVAS DE PDVSA N° 90615.1.002, N°
L–STC–003 Y N° JA–221”
Titulo de la investigación

Capitulo 1
El modo de vida de las últimas décadas se basa en un uso intensivo de los hidrocarburos, lo que alimenta el
consumo energético del mundo.
Crear proyectos innovadores en aras de mejorar y recuperar la producción, así como también lograr una
mejor extracción y transporte del petróleo, gas o cualquier producto a fin.
Desde que se descubrió el petróleo en Venezuela, se ha buscado la manera más eficiente de extraerlo y a su
vez transportarlo con equipos dinámicos como bombas.
Se construían estructuras que soportarían dichos equipos, pero debido al poco conocimiento del efecto de
las vibraciones en el suelo, los equipos eran anclados a infraestructuras sin mucho diseño y siendo sometido
a problemas ambientales como la temperatura, humedad y las mismas fuerzas y momentos de la
maquinaria, lo que hacía disminuir la vida útil de sus partes y elementos.
Diseñar estas fundaciones sin tomar en cuenta el dinamismo producido por el equipo, se debe a que en lo
que a información técnica respectiva, sobre el cálculo y diseño de cimentaciones sometidas a cargas
dinámicas en la industria petrolera, resultado de la gran complejidad que respecta hacerlo, solo existe una
norma técnica por parte de PDVSA, la cual se guían de la norma titulada “Report on Foundations for
Dynamic Equipment Reported by ACI (American Concrete Institute) Committee 351”,
Cabe destacar que el problema se agudiza debido a la excesiva excitación que generan los equipos, llegando
a ocasionar posibles problemas estructurales tanto en la cimentación en estudio como en sus adyacencias.

Las cimentaciones para máquinas, se debe considerar que existen cargas dinámicas. El no considerarlas adecuadamente
durante el diseño de la cimentación puede conllevar al daño repentino de la máquina y/o asentamientos muy grandes
en el suelo.
De tal manera nace la idea de elaborar una metodología en el diseño de este tipo de fundaciones que sea capaz de
cubrir el vacío existente de una normativa o procedimiento específico para el diseño y evaluación de dichas
cimentaciones para bombas, siendo sustentada bajo las normativas nacionales vigentes COVENIN (PDVSA).
En Venezuela no hay un documento normativo propio que contemple lineamientos sobre el diseño, detalles de los
procedimientos necesarios en el diseño, la construcción y evaluación de cimentaciones con cargas dinámicas
producidas por bombas, esta investigación resulta innovadora y beneficiosa, no solo para la industria petrolera, sino
para todo tipo de industrias que utilicen equipos que generen vibraciones, abriendo un abanico a futuras
investigaciones con otros equipos dinámicos.

Por lo cual el trabajo de investigación deberá responder las siguientes interrogantes planteadas:
¿Cuáles son las normas existentes que rigen el diseño de cimentaciones que soportan cargas dinámicas?
¿Qué variables intervienen en el momento del diseño de este tipo de fundaciones?
¿Cuáles son las cargas que afectan según el “Report on Foundations for Dynamic Equipment”, las normas
COVENIN y PDVSA relacionadas a fundaciones sometidas a cargas dinámicas?
¿Cuáles serían las características adecuadas para plantear un modelo estructural?

Objetivo de la
investigación
Objetivo general
Desarrollar una metodología de diseño de fundaciones de
bombas para la industria petrolera bajo normativas vigente
COVENIN 1756:2001-1, COVENIN 1753-2006 y las normativas de
PDVSA N° 90615.1.002, N° L– STC–003 y N° ja–221.

Objetivos específicos
Identificar las variables que intervienen en el diseño de fundaciones para bombas, según el “Report on Foundations
for Dynamic Equipment Reported”, las normas COVENIN 1756:2001-1, COVENIN 1753-2006 y las normativas PDVSA
N° 90615.1.002, N° L–STC–003 y N° ja–221.
Plantear un modelo estructural de fundaciones para bombas sometidas a cargas dinámicas según las normas
vigentes COVENIN 1756:2001-1, COVENIN 1753-2006 y las normativas de PDVSA N° 90615.1.002, N° L–STC–003 y N°
ja–221.
Proponer un modelo que permita el desarrollo de la metodología para el diseño de fundaciones para bombas.
Elaborar una hoja de cálculo automatizada para el diseño de fundaciones para bombas según metodología
propuesta.
Comparar los resultados obtenidos por la hoja de cálculos con los arrojados por el programa DynaN.

Justificación de la investigación
En lo que respecta a fundaciones para bombas o equipos dinámicos la empresa PDVSA, contempla entre sus
normas cierto lineamiento sobre la construcción de este tipo de cimentaciones, pero dentro FONDONORMA, que
es la institución encargada de la normalización y certificación dentro de Venezuela no cuenta con una normativa
que rija tales construcciones.
Limitaciones y Alcance
La investigación realizada esta sustentada bajo las normativas vigente:
COVENIN 1753-1:2001 , COVENIN 1753-2006
PDVSA N° 90615.1.002 , N° L–STC–003 y N° ja–221
Para el estudio en cuestión se tomará en consideración las cargas actuantes, según la geometría estructural y la
profundidad de desplante, las propiedades del suelo, las características de los materiales de construcción y de las
bombas.
El trabajo de investigación se ve limitado por la falta de accesibilidad a las características de las bombas, las cuales
deben ser proporcionadas por el fabricante de la misma.
solo cubrirá el estudio de las fundaciones de tipo bloque rígido.
Los resultados presentados en la investigación, al ser una metodología ambigua, pueden servir de guía para el
diseño de las cimentaciones para bombas
Resultados no son precisos ya que no son calculados a través de un software de elementos finito que garantice su
precisión.
se pretende predecir estados de resonancia de la máquina, o de riesgo de la fundación con respecto a los
esfuerzos transmitidos.
El área de acero será calculada tomando en cuenta el momento por agotamiento e implicará la solicitación de
acero por retracción.

Capitulo 2
Khazam A., José A. Osechas M., Gerardo E. (2008).
“Metodología numérica para analizar y diseñar fundaciones de máquinas alternativas, rotativas y de
impacto”.
Ingeniero Mecánico - Universidad Central de Venezuela
Objetivo
Realizar un estudio exhaustivo de los parámetros mecánicos que influyen en la transmisibilidad de fuerzas
a fundaciones para obtener un modelo matemático que permita analizar y diseñar las mismas según el
tipo de máquina.
Con una investigación de tipo descriptiva-documental, realizan una búsqueda de los parámetros
consultando manuales, libros y trabajos anteriores, compilando datos centrados en fundaciones para
máquinas de impacto y para máquinas reciprocantes y rotativas.
Compilan la información en un programa computacional donde los resultados que arroja se encuentran en
un rango aceptable.
Se puede observar que se lleva a cabo una evaluación y análisis del comportamiento mecánico de las
fuerzas dinámicas transmitidas a las cimentaciones por equipos y máquinas, además de aportar una
metodología de diseño que evalúa parámetros importantes a tomar en cuenta en este tipo de
fundaciones.

Ortega, Mikory; Ortigoza, Eduardo. (2009).
“Automatización del cálculo para fundaciones aisladas superficiales sometidas a vibraciones inducidas por
motores acoplados a compresores o bombas centrífugas y reciprocantes”.
Ingeniería Civil -Universidad Rafael Urdaneta de Maracaibo
Objetivo
Realizan una investigación descriptiva-documental con diseño de carácter no experimental cuyo objetivo
principal recae en la elaboración de una hoja de cálculos programada para automatizar los procesos de
cálculos del diseño de fundaciones sometidas a las vibraciones.
A través de los manuales de la Industria PDVSA, establecieron los criterios de pre-diseños de las
fundaciones mencionadas y se definieron los algoritmos necesarios para sus cálculos.
Compararon los resultados obtenidos mediante la hoja de cálculo con los obtenidos de forma manual,
comprobando la similitud de ambos y concluyendo que la hoja de cálculo es efectiva y sencilla para el
propósito que fue diseñada.

Monachello, Francesco; Moreno Bryan. (2013).
“Diseño de Bloques de Cimentación para Máquinas Dinámicas”.
Ingeniero Civil - Universidad de los Andes de Colombia
Realizan una investigación de tipo documental y descriptiva, con el fin de elaborar una guía técnica para el
diseño de bloques de cimentación para máquinas dinámicas.
Además de hallar un procedimiento teórico presentando una hoja de calculo con Microsoft excel,
desarrollan un programa a través de Matlab el cual aplicaron en dos casos de estudio, cuyos resultados
fueron validados a través del programa Clockwork.
La diferencia entre los resultados obtenidos por el método desarrollado y el programa Clockwork es
menor al 2,5%, lo cual válida la metodología propuesta y recomienda chequear con detenimiento las
excentricidades e inercia del sistema equipo/fundación.

Jiménez, Jesús. (2014).
Diseño De Cimentación Sometida A Vibración Inducida Por Bomba Centrifuga Horizontal Imbil Ubicada En La
Caldera De Planta Maple Etanol.
Ingeniero Civil - Universidad Nacional de Piura; Perú
Realizo el análisis y diseño de la cimentación sometida a vibración inducida por bomba centrífuga, que,
mediante una investigación del tipo descriptiva, realizo un análisis interpretativo sobre las vibraciones así
como las fuerzas dinámicas vibratorias que actúan sobre la cimentación tomando como referencia la de una
bomba centrífuga Horizontal Imbil ubicada en la caldera de planta Maple Etanol, para posteriormente, realizar
el diseño de las cimentaciones utilizando el método de “semiespacio”.
Obtuvo como resultado resonancia y amplitudes de vibración dentro de lo establecido por la ACI 351.3R-04,
por lo que concluye que la metodología y procedimiento de cálculo aplicado descrito en el trabajo es práctico,
versátil y sencillo en su aplicación.

Alcalá Daniela, Vidal Gerardo. (2017).
“Manual para el diseño de fundaciones sometidas a cargas dinámicas”.
Ingeniero Civil - Universidad Católica de Andrés Bello Puerto Ordaz, Venezuela.
Objetivo
Establecer una metodología para el diseño de fundaciones considerando las cargas dinámicas sin necesidad
de programas estructurales. Basando el trabajo en una investigación del tipo aplicada, con un diseño no
experimental, preparan una búsqueda de parámetros e información, los cuales se esquematizaron en un
flujograma para el proceso de diseño, finalizando con la elaboración de una hoja cálculo en el programa
Microsoft Excel de los cálculos y criterios que debería conllevar el diseño.
Comparan los resultados obtenidos de su hoja de cálculos con los arrojados por el programa SAFE, donde
pueden observar que los esfuerzos admisibles no superaban los permitidos.

Bases teóricas
Los fundamentos teóricos que soportan el presente estudio, se sustentan en teorías de diferentes autores,
temas relacionados con el conocimiento de las distintas fundaciones y las características de las bombas que se
emplearan en dicha investigación.
Generalidades de fundaciones
Son aquellas que aplican las cargas directamente al suelo en toda el área de la base. Generalmente son
superficiales (Df/B < 1.00) y se utilizan frecuentemente en suelos de buena capacidad portante o en el caso de
cargas relativamente pequeñas.
De manera práctica, se puede clasificar en 2 grupos:
Fundaciones superficiales:
consisten fundamentalmente en superficies grandes de repartición de las cargas, como un cubo de concreto.
Aquellas con relación (Df/B <= 5) se les llaman fundaciones sub-superficiales o semiprofunda.
Fundaciones profundas:
cuando las capas superiores del terreno no tienen suficiente resistencia, las estructuras se apoyan sobre otras
más profundas a las que se llega con unos elementos de fundación conocidos con el nombre de pilares o
pilotes.
Aquellas fundaciones que superen (Df/B > 5) son las fundaciones profundas.
la elección de lsistema de fundación dependen de dos factores fundamentalmente:
Clase de terreno sobre el que se apoya la fundación
Características funcionales de las estructuras

Tipos de fundaciones
Fundaciones por zapatas continuas
Se utilizan para el apoyo de muros de cerramiento.
Su dimensionado se hace fijando el ancho de la zapata de acuerdo con la tensión admisible que estemos
considerando para el terreno donde se apoyan.
Son fundaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal.
Fundaciones por zapatas aisladas
Se utilizan para soportar elementos
estructurales que suministre la
suficiente rigidez para evitar en lo
posible los asentamientos
diferenciales.
Es la encargada de transmitir a
través de su superficie las cargas al
terreno.
Fundaciones por losas
Convenientes cuando la superficie
cubierta por las zapatas resulta
superior a un 25% - 30% de la
superficie total del elemento
estructural.
Suele emplearse en terrenos on
resistencia inferior a 1 kg/ cm2 y en
los que se presuma la existencia de
asentamientos diferenciales
importantes.

Fundaciones por pozos o pilares
Cuando en el terreno existe una capa sobre la que se puede cimentar por tener alta resistencia a
compresión y poca deformabilidad a profundidades comprendidas entre 4 y 7 m por debajo del nivel del
terreno natural.
Se hace una excavación profunda la cual se rellena con hormigón en masa o pobremente armado y sobre
esta se apoya la estructura.
Se calcula como una zapata de gran altura y se considera que la reacción del terreno es uniforme.
No es una solución buena, cuando las cargas que transmite la fundación y los momentos presentan un
valor importante frente a los esfuerzos normales.
Fundaciones por pilote
El terreno resistente se encuentra a profundidades superiores a 6 m o cuando se preveen variaciones
importantes de las características del terreno, bien por elevaciones o depresiones de la capa freática o
bien porque se produzcan filtraciones de agua procedente de la superficie.

Fundaciones para maquinarias
Son elemento constructivo que tiene por misión conducir al terreno los esfuerzos debidos a la existencia
de maquinaria, tanto los de carácter estático como los de carácter dinámico originado por el hecho de
existir masas en movimiento.
Estas deben ser capaces de transmitir estos esfuerzos de tal forma que no se produzcan asentamientos y
reducir desplazamientos y vibraciones, que podrían perjudicar el funcionamiento de la máquina o el de las
contiguas a ella.
Los elementos que se consideran como básicos de las máquinas son:
Intensidad
Tipo
frecuencia
De las acciones dinámicas de la máquina sobre la fundación lo que condiciona el tipo de cimentación que
deberá soportarla.

Clasificación de las fundaciones para equipos dinámicos
ACI 351.3R-18: “Report on Foundations for Dynamic Equipment Reported by ACI Committee 351”
Cimentación en bloque
ubicadas lo más próxima a la rasante para minimizar la diferencia de elevación entre las fuerzas dinámicas de la
máquina y el centro de gravedad del sistema máquina-cimentación.
Cimentación tipo bloque combinada
Para soportar máquinas poco espaciadas. Presentan dificultades debido a la combinación de fuerzas de dos o más
máquinas que soportan y debido a una falta de rigidez de la losa de fundación.
Cimentación tipo pórtico
Es un soporte elevado s necesario cuando se requiere acceso a la parte inferior de la maquinaria para ductos,
tuberías, plataformas de mantenimiento, o la máquina debe elevarse por razones de proceso.

Cimentación tipo pórtico con aisladores
se usan aisladores , los mismos que se localizan entre las columnas y la losa superior para minimizar el efecto de las acciones
dinámicas. La eficiencia de los aisladores depende de la velocidad del equipo y la frecuencia natural de la cimentación.
Cimentación tipo bloque de inercia en estructura
es diseñado un bloque de inercia de apoyo para mantener alejadas las frecuencias naturales de la máquina, mantener las
velocidades de funcionamiento y reducir las amplitudes aumentando la inercia.
Cimentaciones con apoyo elástico
cuando el equipo se encuentra montado sobre resortes, los mismos que generalmente descansan sobre una cimentación tipo
bloque.
Cimientos sobre pilotes
se utilizan generalmente cuando las condiciones del terreno son blandas y dan como resultado bajas presiones admisibles. Los
pilotes usan apoyo final, adhesión lateral friccional, o una combinación de ambas, para transferir cargas axiales en el suelo
subyacente. Las cargas transversales son resistidas por la presión del suelo que se apoya contra el costado del pilote tapa y
pilotes o por pilotes rebozados. Hay varios tipos de pilas utilizados, incluidos pilares perforados, cajones, pilotes colados con
barrena y pilotes hincados.

Tipo de maquinarias en la industria petrolera que soportan las fundaciones.
Las máquinas se pueden clasificar en tres grandes grupos respecto a la fuerza de inercia que actúa sobre ellas:
Maquinas con cargas dinámicas
la fuerza de inercia que actúa sobre ellas es comparable con el peso de la máquina.
El diseño debe responder a especificaciones técnicas y cálculos especiales.
Máquinas de acción equilibrada
Las fuerzas de inercia no son comparables con el peso de la máquina, por lo que su diseño se realizará de
acuerdo con las normas usadas para la construcción de las bases de edificios e instalaciones similares.

Máquinas reciprocantes
Funcionan a partir de la expansión violenta de un gas gracias a la acción combinada de émbolos, bielas y
manivelas.
Las máquinas de combustión interna, máquinas de vapor, compresoras de pistón y todas aquellas que involucren
mecanismos de manivela, pertenecen a este grupo de máquinas. Generalmente son mecanismos de baja
velocidad que generan velocidades de operación no mayores a las 600 RPM.
Se debe tener en consideración las fuerzas producidas son desbalanceadas
Máquinas de impacto
generan cargas de impacto y pueden ser: cizallas de impacto, maquinas punzadoras, martinetes, martillos
neumáticos. Su acción puede considerarse como cargas singulares, ya que su efecto termina antes de que suceda
la siguiente carga, lo que provoca vibraciones de tipo transitorias. Es necesario conocer la información de la
cantidad de fuerza ejercida y en que lapso de tiempo es aplicada, para poder evaluar la respuesta de la
cimentación.

Maquinas centrifugas
Para Limaico (2015) dentro de la clasificación del tipo de maquinaria que más interesa al ingeniero civil están las máquinas
centrífugas, las cuales sus partes motrices describen desplazamientos circulares. Su movimiento se produce al desplazar un fluido
entre los álabes de una o más ruedas.
Este tipo de máquinas usualmente trabajan a elevadas velocidades constantes, que oscilan entre las 3000 y 10000 rpm e incluso
pueden sobrepasar este último valor.
Las fuerzas desequilibrantes son generalmente proporcionadas por los fabricantes de las máquinas. Las excentricidades se basan
en el tipo de máquina y su estándar de fabricación.
En la actualidad, debido a la calidad en el proceso de fabricación de éstas máquinas las cargas desbalanceadas generalmente
resultan después de años de servicio (Por el uso).
Dentro de este tipo de maquinaria podemos distinguir los siguientes equipos:
Turbogeneradores
convierten la energía potencial de un fluido, que al desplazarse entre los alabes, generan energía mecánica que produce el
movimiento de un rotor de un generador eléctrico.
Bombas y compresores centrífugos
las partes móviles son accionadas por un motor generalmente externo, a su vez dichas partes impulsan un líquido considerado
incompresible que circula a presión a través de los alabes y que se desplaza en determinada dirección. Pueden funcionar
indistintamente como bombas o turbinas dependiendo el sentido de giro del flujo del fluido.

Bomba centrífuga
es un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio en energía cinética y potencial
requeridas.
El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de unos álabes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrífuga es
impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba, que por el contorno su forma lo conduce
hacia las tubuladuras de salida o hacia el siguiente rodete
Para Maldonado y Figueroa (2020), las bombas centrifugas se usan para bombear y transportar grandes cantidades de fluidos
industriales, mediante tubos o mangueras que funcionan por un motor eléctrico.
Se suelen montar horizontales, pero también pueden estar verticales y para alcanzar mayores alturas se fabrican disponiendo
varios rodetes sucesivos en un mismo cuerpo de bomba. En este caso se habla de bomba multifásica o multi-etapa, pudiéndose
lograr de este modo alturas del orden de los 1200 m para sistemas de alimentación de calderas. En la industria petrolera su uso
es adecuado casi para cualquier servicio y se utilizan de gran tamaño y capacidad.
Bombas centrifugas horizontales
Aquellas en las cuales el eje del motor y de la bomba están a la misma altura. Se utiliza para funcionamiento en seco, desplazar al
exterior al liquido bombeado, el mismo que llega a la bomba, por medio de una tubería de aspiración. No deben rodar en seco,
ya que necesitan del liquido bombeado como lubricante
Como no son autoaspirantes requieren, antes e su puesta en marcha, el estar cebadas, esto no es fácil de conseguir estando la
bomba por encima del nivel del liquido, que es el caso mas corriente, siendo a menudo necesarias las válvulas de pie y los
distintos sistemas de cebado.
Como ventajas : son de construcción mas barata que las verticales, su mantenimiento y conservación es mucho mas sencillo; el
desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y sin tocar siquiera las conexiones de aspiración e
impulsión.

Clasificación de las bombas centrifugas:
Por la dirección del flujo: Radial, axial y mixto.
Por la posición del eje de rotación o flecha: Horizontales, verticales e inclinados.
Por el diseño de la coraza (forma): Voluta y las de turbina.
Por el diseño de la mecánico coraza: Axialmente bipartidas y las radialmente bipartidas.
Por la forma de succión: Sencilla y doble.
Por el funcionamiento: De un tiempo, de varios tiempos (múltiple).

Tipos de Maquinas de acuerdo las fuerzas dinámicas que genera y la velocidad de operación
se vuelve impráctico cualquier tipo de clasificación muy específica, por lo que un modo global de clasificación puede ser:
de acuerdo las fuerzas dinámicas que genera y la velocidad de operación (frecuencia de excitación).
Según las fuerzas dinámicas que originan.
Las fuerzas dinámicas que producen las maquinas pueden ser de dos tipos según la naturaleza de su aplicación:
Periódicas
Las fuerzas periódicas son aquellas cuya aplicación es repetitiva y con regularidad cada cierta cantidad de tiempo
A su vez estas pueden ser armónicas o de frecuencia múltiple.
armónicas: son por lo general fuerzas oscilantes que varían según funciones sinusoidales en el tiempo.
De frecuencia múltiple
Aperiódicas
Las fuerzas aperiódicas son aquellas cuya aplicación viene de un golpe súbito aislado temporalmente, ósea que no posee replicas
a corto plazo. Dentro de las máquinas que producen las producen se pueden mencionar: los martinetes, los martillos pilones, las
machacadoras, las punzadoras entre otras.
Aleatorias
Son las cargas causadas por molinos, chancadoras, etc.

Según su frecuencia de excitación.
se pueden clasificar según su frecuencia operacional en:
baja, mediana y, altas o muy altas frecuencias, siendo la frecuencia el número de revoluciones o ciclos completos en su régimen
de servicio.
Máquinas de baja frecuencia:
De 0 a 300 rev/min. Dentro de este grupo están las máquinas rotativas, los motores diésel pesados, los motogeneradores, las
máquinas de embolo, las de biela manivela, los motores de combustión, las bombas y compresores de pistón.
Máquinas de mediana frecuencia:
De 300 a 1000 rev/min. Máquinas de embolo medianas, las turbomáquinas lentas, los motores diésel intermedios, las máquinas
sincrónicas standard con partes rotativas, los motores alternativos de compresores.
Máquinas de alta frecuencia:
De 1000 a 3000 rev/min y máquinas de muy alta frecuencia: 3000 a 10000 rev/min. Se agrupan aquí los turbogeneradores, las
turbinas de vapor, los turbodinamos y las turbomáquinas en general.
Es de suma importancia el conocimiento exacto de la frecuencia del impulso que impone una máquina, de modo de poder
proyectar cimientos cuya frecuencia natural sea mucho menor o mucho mayor a la excitación, para alejar así el peligro de la
resonancia.

Materiales empleados en fundaciones
Las fundaciones de máquinas se construyen fundamentalmente con tres tipos de materiales:
Ladrillo
Hormigón en masa
Concreto armado
Los dos primeros se emplean cuando existen únicamente esfuerzos estáticos que deben de ser canalizados al terreno debido a
que no son capaces de soportar esfuerzos de tracción ni esfuerzos cortantes de importancia.
El material más utilizado, sin duda, es el concreto armado, que es capaz de soportar y transmitir toda clase de esfuerzos
satisfactoriamente y, además, tiene la densidad suficiente para poder hacer que la fundación tenga gran masa y así poder reducir
las vibraciones que producen las máquinas. Se emplean otros materiales en menor cuantía, aunque no menos importantes,
como son el corcho aglomerado, el caucho y otros materiales elásticos, que juegan siempre el papel de amortiguadores. También
en esta línea se emplean los resortes metálicos, aunque con menos profusión.
Anclajes
Los anclajes tienen la misión de unir la fundación a la bancada de la máquina para asegurar su fijación. Desde el punto de vista
de su comportamiento se pueden clasificar en rígidos y elásticos. Los anclajes rígidos unen de forma rígida a la máquina con su
fundación, constituyendo un conjunto único. Los anclajes elásticos actúan por expansión y se fijan al hormigón mediante unas
garras que se anclan en una cavidad en el fondo; estos pernos no tienen ningún deslizamiento con cargas vibratorias y no
reducen su resistencia en hormigón fisurado además de tener gran rigidez y capacidad de carga.
Armadura de hierro
La armadura de hierro es una malla colocada bien sea en la superficie superior de la fundación o en la superficie de apoyo, se
utiliza generalmente en fundaciones de máquinas sometidas a esfuerzos dinámicos, aunque también se puede aplicar a
fundaciones que soportan carga estática cuando el volumen de hormigón o los esfuerzos lo requieran.

Propiedades dinámicas del suelo
se observa que se requiere determinar dos propiedades del suelo, como son: Relación de Poisson (ν) y módulo de corte (G).
Serán determinadas por un estudio geotécnico previo al análisis de la fundación. Para que la semejanza con el sistema masa-
resorte-amortiguador sea satisfactoria es necesario que los resultados de los ensayos arrojen valores lo más apegados a la
realidad y poseer una información completa sobre las características del suelo: la existencia de diferentes estratos de suelo y/o la
presencia de agua subterránea cerca de la superficie. Esta información puede obtenerse mediante técnicas habituales de
exploración subsuperficial.
Cuando no se disponga de un informe geotécnico completo del sitio considerado y para efectos del diseño preliminar,
“pueden ser estimados a partir de tablas con los valores típicos. Generalmente, se ha determinado que la relación de Poisson
varía entre 0,25 a 0,35 para suelos no cohesivos y entre 0,35 a 0,45 para suelos cohesivos. Por lo tanto y para efectos de diseño,
pueden asumirse sin mucho error, valores de 0,30 y 0,40 de la relación de Poisson para suelos no cohesivos y cohesivos,
respectivamente. Tabla 1. Valor de módulo de Poisson.
Los valores de “G” pueden obtenerse a partir de ensayos de laboratorio, considerando que este parámetro varía con la presión
de confinamiento.
Las velocidades de las ondas P en varias capas indican los tipos de suelo o roca que están presentes por debajo de la superficie
del suelo.

Tipos de cargas.
debe ser diseñada para soportar todas las fuerzas que a estas se le impongan durante el periodo de vida de la planta. Las cargas
aplicadas pueden variar de máquina a máquina, sin embargo, el tipo de cargas actuantes en una fundación pueden ser separadas
en dos grandes grupos como son: cargas estáticas y cargas dinámicas.
Cargas estáticas.
Son aquellas que no variaran en el tiempo
Carga muerta
es soportar las cargas de gravedad de lo que se apoya en ella:
El peso de la maquinaria, de las tuberías, contenedores propios del equipo, protección contra incendios y el peso propio.
Los pesos de los componentes de la máquina son suministrados por el fabricante de la máquina. La distribución del peso de la
máquina sobre la cimentación depende de la ubicación de los puntos de soporte.
Cargas vivas
son producidas por personal, herramientas, equipos y materiales de mantenimiento. Estas deben ser las cargas máximas
esperadas durante la vida útil de la máquina.
Cargas sísmicas.
Las fundaciones de maquinaria localizadas en regiones sísmicamente activas se analizan para cargas sísmicas. Cuando se trata de
sismos se debe tener especial cuidado con las maquinarias que estén soportadas en un nivel superior al suelo o sobre pedestales
flexibles, como es el caso de los cimientos aporticados.
Cargas dinámicas.
son las fuerzas que son producidas por la maquinaria durante su funcionamiento y son la fuente de vibraciones. La causa de
estas cargas depende del tipo de máquina que las origina. Así, mientras que en las máquinas centrífugas su aparición se debe a
excentricidades respecto al eje de giro, en las máquinas alternativas, o mejor conocidas como reciprocantes, estas cargas se
deben al desplazamiento y rotación de las distintas partes en movimiento. Por tanto, se ha de conocer primero el origen de estas
fuerzas para poder calcularlas en caso de que no sean facilitadas por el fabricante.

Estados limites
Estados límites de falla
Límites de falla del suelo
lo que se busca es que el terreno sobre el cual se apoya la cimentación no sobrepase su resistencia al corte cuando este sujeto a
las solicitaciones estáticas y dinámicas producidas por la máquina-cimentación que soporta.
Límites de falla de la cimentación
Los que se pueden definir en la cimentación son: flexión, cortante y torsión. Que deben ser delimitados bajo la normativa vigente
para que no sobrepasen los valores máximos bajo la acción estática y dinámica del sistema (maquinaria –cimentación).
Estados límites de servicio
Estado limite por la vibración de la máquina
Al considerar el límite de servicio por la vibración de la maquinaria se debe tomar en cuenta que si bien es cierto toda
maquinaria genera movimientos en su correcto funcionamiento, si este es excesivo puede ocasionar problemas en su propia
operación.
Se pueden producir desgastes prematuros y diferenciales en partes importantes del equipo, que conlleven a mantenimientos
excesivos y en la disminución de la vida útil del mismo.
El fabricante debe definir los movimientos máximos aceptables en el equipo y este parámetro debe ser considerado
obligatoriamente en la proyección de su cimentación.
Debe contemplarse además la percepción de la vibración de la maquinaria en las personas que laboran cerca de ella; para esta
determinación se ha creado un gráfico donde se pueden identificar los niveles de percepción de las vibraciones para el ser
humano, en función de la amplitud y la frecuencia del movimiento. De la misma manera se puede observar curvas que limitan el
efecto de las vibraciones sobre la maquinaria y los cimientos.

Estado limite por resonancia
Ninguna de las frecuencias de operación de la máquina deberá coincidir con alguna de las frecuencias naturales del sistema
máquina-cimentación-suelo correspondientes a los seis modos principales de vibración. Si no tenemos resonancia nuestra
cimentación es estable. Este es un punto muy importante en la revisión dinámica de una estructura.
Estado limite por transmisión de vibraciones
se revisa que las vibraciones del conjunto máquina-cimentación-suelo resultantes de dicha combinación bajo condiciones de
servicio, por ningún motivo deberán ser molestas a las personas que se requiere permanezcan cerca del equipo, ni deberán
afectar el funcionamiento de otras máquinas o estructuras vecina.

Requerimientos generales o Criterios básicos de diseño de cimentaciones para maquinarias
Como criterios básicos en el diseño de cimientos de máquinas se pueden mencionar los siguientes:
Desde el punto de vista de diseño:
ser lo suficientemente sólidos y resistentes para no deteriorarse por efecto del régimen de servicio de las máquinas, así como
durante su puesta en marcha o apagado. Asimismo, deben ofrecer una base estable y firme a las máquinas, sin deformaciones
excesivas ni grietas notables, aún bajo la acción de fuerzas no balanceadas.
estar perfectamente nivelados antes de ubicar las máquinas sobre ellos, de modo de evitar futuras desestabilizaciones.
deberá ser capaz de soportar las cargas impuestas, sin tener fallas de corte o aplastamiento.
El centro de masa combinado de la maquinaria y de la cimentación deberá estar, alineado verticalmente con el centro de
gravedad del plano basey no exceda el 5% de la dimensión correspondiente de la cimentación.
se materializan en concreto armado, el cual debe ser de óptima calidad capaz de resistir cualquier acción agresiva que resulte de
los diferentes procesos operativos de las máquinas o provenientes del suelo de fundación, con resistencia de f’c ≥ 200 a 240
Kg/cm2, pudiendo utilizarse concreto ciclópeo.
No debe existir posibilidad de resonancia; por lo tanto, la frecuencia natural del sistema suelo-cimentación deberá ser mayor o
menor que la frecuencia de operación de la maquinaria. Se deberá cumplir:
Para equipos de baja frecuencia operacional (Menores a 500 r.p.m) la frecuencia natural del sistema deberá ser de 30 % a 50%
mayor que la frecuencia de operación del equipo.
Para equipos de frecuencia mediana (entre 500 r.p.m a 1000 r.p.m), el sistema podrá ser de baja o alta frecuencia natural, el que
sea más práctico. Su frecuencia será entre el 30% al 50% menor o mayor que la frecuencia de excitación.
Para equipos de alta frecuencia de operación (mayores a 1000 r.p.m) es obligatorio un sistema suelo-cimentación de baja
frecuencia. La frecuencia natural del sistema debe ser de 30% a 50% más baja que la frecuencia de operación de la maquinaria.
deben diseñarse con una frecuencia natural propia lo más alejada posible de la frecuencia de excitación de máquina en régimen
de servicio, para evitar el peligro de la resonancia, o coincidencia de la velocidad operativa de la máquina con la frecuencia
propia del conjunto suelo-cimiento. Como no es posible cambiar la velocidad del régimen propio de la máquina, cuando esto
sucede debe variarse la frecuencia del cimiento.

Las amplitudes de vibración, en las condiciones de servicio, deberán estar dentro de los límites permisibles. Estos límites son
generalmente dados por el fabricante de la maquinaria.
Las vibraciones que la maquina transmita al suelo a través de la cimentación bajo condiciones de servicio, deben estar adentro
de un rango que no moleste a personas que requieran permanecer cerca del equipo y tampoco deben de afectar el
funcionamiento de otras máquinas o estructuras vecinas. Por lo que el principal objetivo del diseño dinámico de una cimentación
es evitar que se produzcan cualquiera de los inconvenientes mencionados.
Debe estar rígidamente vinculado a la máquina que sobre él apoya, para asegurar una correcta transmisión de las fuerzas
estáticas y dinámicas, usando pernos de anclaje con vástagos ahogados en la masa del concreto. Además, las bases deben
construirse con los anclajes y ranuras necesarios, según el modelo y dimensiones de la máquina, para impedir todo deslizamiento
del equipo o de alguna de sus partes.
En todos los casos es aconsejable que las presiones de contacto que ejerce el cimiento sobre el suelo, debidas a las cargas
estáticas únicamente, no superen el valor del ϭ admisible se logra así un margen de seguridad adicional, previendo el efecto que
pueden ejercer las cargas de impacto o vibratorias en los estratos del subsuelo.
En función de la normativa vigente, todas las cimentaciones de estructuras deben cumplir estrictamente con los estados límites
de falla (Capacidad de carga, volteo, deslizamiento) y además con los estados límites de servicio, es decir, desplazamientos,
asentamientos, deformaciones, vibraciones.
Es recomendable aislar las cimentaciones de maquinaria, de las losas de piso con rellenos adecuados y juntas funcionales, para
evitar la transmisión de vibraciones a estructuras que no soportarán dichos esfuerzos y presentarán problemas de agrietamiento
y serviciabilidad.
Desde el punto de vista práctico, deberán cumplirse los siguientes requerimientos:
La base del cimiento debe apoyarse en un suelo seco y bien compactado, no se recomienda un suelo previamente rellenado y
evitando la proximidad del nivel freático. Cuando el suelo es débil o compresible, es aconsejable mejorar su resistencia antes de
construir la fundación, o bien apoyar sobre pilotes.
El nivel freático, en caso de existir, deberá estar tan abajo como sea posible, por lo menos una cuarta parte del ancho de la
cimentación a partir del plano de la base o como mínimo a 50 cm bajo la base del cimiento. Esto limita la propagación de la

Definición de términos básicos
A lo largo de este trabajo de investigación se emplearán varios términos, por lo cual es necesario conocer y entender su
significado:
Acciones. Fenómenos que producen cambios en el estado de tensiones y deformaciones en los elementos de una edificación. Las
acciones se clasifican en permanentes, variables, accidentales, y extraordinarias.
Acciones permanentes: Son las que actúan continuamente sobre la edificación y cuya magnitud puede considerarse invariable en
el tiempo, como las cargas debidas al peso propio de los componentes estructurales y no estructurales.
Acciones variables: Son aquellas que actúan sobre la edificación con una magnitud variable en el tiempo y que se deben a su
ocupación y uso habitual.
Carga de Servicio: es una combinación de cargas probables en condiciones normales de servicio, que la estructura debe ser capaz
de resistir con sus elementos estructurales sometidos a esfuerzos admisibles, inferiores a su capacidad real.
Aislamiento de vibraciones (transmisibilidad): todo aquél procedimiento que permite reducir los efectos indeseables asociados a
toda vibración. supone la introducción de un elemento elástico entre la masa vibrante y la fuente de vibración, de forma que se
consigue reducir la magnitud de la respuesta dinámica del sistema, bajo unas determinadas condiciones de la excitación en
vibración.
Amortiguamiento: Es a menudo despreciado para simplificar el análisis de un sistema, especialmente en la búsqueda de sus
frecuencias naturales. Sin embargo, todos los sistemas mecánicos reales poseen amortiguamiento en mayor o menor medida. Si
el sistema se encuentra en condición de vibración forzada, su respuesta tiende a amplificarse en las cercanías de la resonancia,
tanto más cuanto menor sea el amortiguamiento.
Amplitud: el máximo desplazamiento de la posición de reposo. Este movimiento es a veces predominantemente vertical u
horizontal, o puede ser descompuesto en estos vectores.
Análisis Dinámico: análisis para determinar la respuesta ante solicitaciones dinámicas. Con frecuencia en las normas se hace
referencia al análisis realizado con base en un espectro de diseño, tomando en cuenta las propiedades modales de la estructura y
obteniendo la respuesta mediante la combinación de los valores correspondientes a cada modo.

Peligro Sísmico: cuantifica la probabilidad de ocurrencia de eventos sísmicos futuros que pueden afectar en forma adversa la
integridad de las instalaciones y de sus ocupantes.
Coeficiente Sísmico: es el cociente entre la fuerza cortante horizontal de diseño que actúa en el nivel de base y el peso total por
encima del mismo.
Ciclo: describe una oscilación completa esto es, un modelo completo de amplitud de vibración descrita en cada ciclo.
Ductilidad: es la capacidad que poseen los componentes de un sistema estructural de hacer incursiones alternantes en el
dominio inelástico, sin pérdida apreciable en su capacidad resistente
Demanda de Ductilidad: es la exigencia de ductilidad que se origina en la estructura cuando está sujeta a los movimientos
sísmicos de diseño.
Estudios de Sitio: evaluación del peligro sísmico tomando en consideración las condiciones locales del sitio.
Grado de Riesgo: escala de clasificación de riesgos que depende del número de personas expuestas, de las eventuales pérdidas
económicas y del impacto ambiental como consecuencia de falla o mal funcionamiento de la estructura.
Frecuencia: número de ciclos repetidos en una unidad de tiempo.
Frecuencia forzada: es la frecuencia de la fuerza que causa la excitación del sistema.
Frecuencia natural: frecuencia con la cual un sistema vibra naturalmente cuando está expuesto a vibración libre.
Alta y baja frecuencia: Una cimentación de alta frecuencia es la que su frecuencia natural está en exceso de la frecuencia
excitante, que es donde la razón de frecuencias es menor que la unidad. Una cimentación de baja frecuencia es la que su
frecuencia natural es menor que la frecuencia excitante y la razón de frecuencias es mayor que la unidad.
Oscilaciones: En ingeniería, oscilación es el movimiento repetido de un lado a otro en torno a una posición central o, posición de
equilibrio.
Periodo: El periodo es el intervalo de tiempo necesario para completar un ciclo.
Período Medio de Retorno: duración media entre ocurrencias de un evento determinado.
Probabilidad de Excedencia: probabilidad de que un nivel específico del movimiento del terreno, o un nivel de efectos
económicos o sociales causados por el sismo, sea excedido en un lugar o región durante un lapso de tiempo determinado.

Razón de frecuencias: Es la relación de la frecuencia excitante a la frecuencia natural de la cimentación. Cuando la relación de
frecuencias es unitaria ocurre el fenómeno de resonancia.
Resonancia: Se pueden comparar con la frecuencia de la actuación fuerza dinámica para que una posible condición de
resonancia pueda ser prevenida. La resonancia se evita cuando la relación de la frecuencia de operación de la máquina a la
frecuencia fundamental del sistema máquina-cimentación cae fuera del rango indeseable.
Vibraciones: es un estado continuo de oscilación el cual ocurre a intervalos o períodos constantes, es decir con una frecuencia
regular.
Vibración forzada: Vibración que se da por la existencia de fuerzas externas directamente aplicadas al sistema a lo largo del
tiempo.
Vibración libre: Vibración que se inicia con la aplicación de una fuerza instantánea o un impacto aislado.
Vida Útil: número de años representativos del tiempo de servicio probable de una instalación.

Capitulo III
Tipo de investigación
Para Arias, F (2012) “la investigación descriptiva consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el
fin de establecer su estructura o comportamiento.”
Por su parte, según Hernández (2014) “con los estudios descriptivos se busca especificar las propiedades, características,
procesos, objetos o cualquier otro fenómeno que se someta a un análisis.”
Basándose en lo anterior y teniendo en cuenta que en el estudio se describirán los elementos, características y parámetros con el
fin proponer una metodología aplicada al diseño de cimentaciones para bombas en la industria petrolera e industria afines que lo
ameriten, se puede interpretar el presente trabajo como una investigación de tipo descriptiva.
Nivel de investigación
Según Arias (2012) “el nivel de investigación se refiere al grado de profundidad con el que se aborda un fenómeno u objeto de
estudio. Según el nivel la investigación se clasifica en investigación exploratoria, investigación descriptiva e investigación
explicativa.”
Hernández, Fernández y Baptista (2014) nos explica que:
Los estudios descriptivos buscan especificar propiedad y características de cualquier fenómeno que se analice. En esta clase de
estudios el investigador debe ser capaz de definir, o al menos visualizar, qué se medirá (qué conceptos, variables, componentes,
etc.) y sobre qué o quiénes se recolectarán los datos.
Desde esta perspectiva se puede concluir que está investigación tiene un nivel del tipo descriptivo puesto que se especifica y
detallan los criterios, variables y algoritmos matemáticos necesarios para el diseño de fundaciones sometidas a vibraciones.
Diseño de la investigación
Según el nivel de especificidad, se hace necesario proponer un diseño que se adecue a los objetivos fijados, y además permita la
introducción de ciertos controles en la recolección de datos. (Balestrini, 2006)
En relación a lo anterior, Arias (2012) describe a la investigación de campo como aquella donde los investigadores no intervienen
en las condiciones de los investigados. Adicional a lo anterior Hernández, Fernández y Baptista (2014), “en un estudio no
experimental no se genera ninguna situación, sino que se observan situaciones ya existentes, no provocadas intencionalmente en

Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Muñoz (2019) define técnicas de recolección de datos como el procedimiento que se emplea para recabar los datos necesarios
para el estudio, e instrumentos como el formato donde se registran dichos datos.
En este sentido, los softwares utilizados, Microsoft Excel y DyNan, permitió evaluar el diseño de cimentación propuesto y para el
cual se empleó la observación en campo y la utilización de planos como técnica de recolección de datos, utilizado para el
modelado y diseño de la fundación.
Revisión Bibliográfica
esta permiti0 formar una base esquemática conceptual sobre el cual se sustentará el estudio. Para efectos de la investigación se
recurrió a material bibliográfico de fuentes secundarias, como libros, trabajos de grados, normas, manuales o normativas,
reportes sobre el tema; así como también portales de internet que brindan información indispensable sobre la temática del
presente trabajo de investigación.
Uso de algún software
Se emplearon tres (03) software para la elaboración del proyecto:
El primero es Microsoft Excel, el cual nos permitirá proponer una hoja automatizada de cálculo para el diseño para las
cimentaciones ante cargas dinámicas.
El segundo es AutoCAD 2019, que permitió la creación del modelo estructural propuesto en uno de los objetivos de la
investigación.
El tercero es DyNan en su versión 3.0 con el cual se verificará los resultados de la respuesta dinámica de la cimentación.
El programa permitirá producir la respuesta dinámica de cimentaciones superficiales y profundas bajo cargas armónicas,
transitorias y aleatorias. Tales cargas serán producidas por las bomba centrífugas que servirán de ejemplo en el estudio.

Etapas del proyecto
ETAPA I: Revisión bibliografía.
se llevó a cabo la búsqueda y revisión de información, con el objetivo de establecer de manera esquemática las bases
conceptuales que sustenta la investigación.
se efectuó una compilación y revisión de teorías de diferentes autores, recolectando información de fuentes bibliográficas, libros,
guías, manuales, normas, antecedentes y trabajos de grados referentes al tema, realizados previamente. Esto permitió establecer
el marco teórico referencial y los antecedentes de la investigación, además de los parámetros necesarios para la elaboración del
estudio
Las fuentes bibliográficas de mayor relevancia es la ACI 351.3R-18, las normas venezolanas COVENIN y de PDVSA; y el libro de
María Fratelli: “Suelos, Fundaciones y muros”, los cuales permitieron definir los parámetros y variables necesarias, así como los
requisitos mínimos que deben cumplirse para el diseño de las fundaciones de edificaciones y de las maquinarias.
ETAPA II: Estudiar el “Report on Foundations for Dynamic Equipment Reported”, las normas COVENIN 1753-1:2001, COVENIN
1753-2006 y las normativas de PDVSA N° 90615.1.002, N° L–STC–003 y N° ja–221, relacionadas con el diseño y cálculo de
cimentaciones sometidas a cargas dinámicas.
Para la realización de esta etapa se investigó y revisó minuciosamente todas aquellas características, requisitos y las normas
técnicas disponibles relacionadas al diseño de fundaciones sometidas a vibraciones o efectos dinámicos generados por bombas.
A continuación, se presenta un resumen de las normas estudiadas para la ejecución del trabajo de investigación:
Comenzando por la ACI 351.3R-18: “Report on Foundations for Dynamic Equipment Reported”, este informe presenta a los
profesionales de la industria diversos diseños, criterios, métodos y procedimientos de análisis, diseño y construcción aplicada a
cimentaciones para equipos dinámicos.
Por otro lado, la COVENIN 1756:2001-1: “Proyecto y construcción de obras en concreto estructural”, establece los requisitos para
el proyecto y la ejecución de edificaciones de concreto estructural que se proyecten o construyan en el territorio nacional. Aplica
a todos los aspectos relativos al proyecto, construcción, inspección, supervisión, mantenimiento, evaluación, adecuación o
reparación, así como también a las propiedades y aseguramiento de calidad de los materiales.

ETAPA III: Plantear un modelo estructural de fundaciones para bombas sometidas a cargas dinámicas según las normas vigentes
COVENIN 1756:2001-1, COVENIN 1753-2006 y las normativas de PDVSA N° 90615.1.002, N° L–STC–003 y N° ja–221.
se planteó un modelo estructural tomando en cuenta las cargas actuantes sobre las cimentaciones cuando estas son sometidas a
cargas vibratorias generadas por bombas, logrando transmitir dichas cargas al suelo de fundaciones de manera eficiente
considerando la geometría estructural en el modelo planteado.
Usando las recomendaciones y requerimientos mínimos, con la ayuda de AutoCAD 2019, se pudo dibujar un modelo que
cumpliera con las especificaciones y medidas capaz de, en teoría, cumplir con las demandas de las solicitaciones por parte de las
bombas u otro equipo vibratorio a cimentar.
ETAPA IV: Proponer un modelo que permita el desarrollo de la metodología para el diseño de fundaciones para bombas.
se procederá al análisis y selección de las variables más importantes como basamento para la ejecución de un sistema óptimo y
práctico para el diseño y cálculo de fundaciones para bombas en la industria petrolera e industrias afines cumpliendo con todas
las normas establecidas por los entes reglamentarios.
Establecidos lo criterios requeridos y las fórmulas de cálculos se procedió a presentar una metodología numérica en orden de
pasos que facilite el cálculo y diseño de las fundaciones sometidas a cargas dinámicas.
se puede elaborar un diagrama de flujo o flujograma, a través del cual se representa gráficamente el procedimiento a tomar en
cuenta para el diseño de una cimentación para carga dinámica generadas por bombas, de tal modo que el "lector" pueda
comprender de manera clara y rápida dicha información.
Los símbolos gráficos del flujo del proceso estarán unidos entre sí con flechas que indican la dirección de flujo del proceso.
Resaltando las condiciones que deben cumplirse y lo que debe hacerse en caso de no cumplirse.
ETAPA V: Elaborar una hoja de cálculo automatizada para el diseño de fundaciones para bombas según metodología propuesta.
Una vez propuesta el modelo de la metodología en la etapa anterior, que contiene los criterios de predimensionamiento,
algoritmos y pasos para el diseño de las fundaciones a vibraciones
Se ingresó en la hoja de cálculo en Microsoft Excel todos los algoritmos y ecuaciones involucradas en el diseño de las
cimentaciones en estudio, de manera tal, el programa manipule los datos de una manera automatizada. Se programó de modo
que pueda partir de una de serie de datos iniciales suministrados por el usuario para procesar los cálculos automáticamente.

ETAPA VI: Comparar los resultados obtenidos por la hoja de cálculos con los arrojados por el programa DynaN.
Una vez elaborada la hoja de cálculo se vaciaron los datos y se resolvieron dos (02) ejemplos, y los resultados finales obtenidos
por la hoja de cálculos automatizada serán comparados con los dados por el programa DynaN para tener una validez de la
metodología.
Para la realización de esta etapa se necesitaron horas de prácticas en el programa, para la capacitación requerida para su manejo.
A continuación, se mostrarán los pasos necesarios para el cálculo de una fundación para bombas a través de este programa:

ETAPA VII: Redacción y presentación del informe.
La redacción del trabajo de investigación, consta de toda la información recolectada y analizada de la teoría que sustenta los
resultados obtenidos.
Asimismo, se buscó cumplir con los estándares y parámetros metodológicos requeridos para la correcta presentación de dicho
trabajo, de manera que el mismo pueda servir como referencia a futuras investigaciones.

Elaborar una hoja de cálculo automatizada para el diseño de fundaciones para bombas según metodología propuesta.
La hoja de cálculo en Microsoft Excel se programó de modo que pueda partir de una serie de datos iniciales
suministrados por el usuario para procesar los cálculos automáticamente. Aunque la mayor parte de la hoja está
automatizada, se indica donde el usuario debe ingresar o seleccionar los datos.
Esta hoja de cálculo se divide en 7 secciones donde cada una implica un análisis distinto requerido según lo investigado
y recopilado con anteriormente:
• Datos iniciales: implica los valores necesarios para el diseño de la fundación. Incluye las características del
equipo, de los pernos, del suelo y de la cimentación.

Chequeo o dimensionado del bloque de la fundación: en esta sección se realizan el chequeo de las dimensiones
mínimas requeridas, altura, ancho y largo del bloque, relación de peso equipo/fundación.

Propiedades geométricas de la cimentación: esto conlleva las propiedades que tienen en cuenta los centro
gravedad de la cimentación/equipo. Contiene cálculos de las coordenadas del centro de gravedad del sistema
cimentación/equipo, área del bloque de fundación, chequeo de excentricidades, momentos de inercia y módulos
de sección.

Análisis sísmico: se realizan los análisis con respecto a los requerimientos sísmicos establecidos en las normas.
Involucra el cálculo de la aceleración máxima del suelo, para la distribución de las fuerzas y momentos sísmicos
actuantes en el sistema.

Análisis estático: representa los chequeos por fuerzas estáticas (producidas por el peso propio del sistema). Esta
sección incluye verificación de la presión admisible, verificación por volcamiento y deslizamiento.

Análisis dinámico: esta división de la hoja expresa los cálculos correspondientes por efecto de las vibraciones
generadas, siendo estos: radio equivalente, factor de embutimiento para constante de resorte, constantes de resorte,
factor de amortiguamiento por embutimiento, relaciones de masa, relación total de amortiguamiento, frecuencia,
chequeo por resonancia, relación de frecuencias, amplificación dinámica, factor de transmisibilidad, fuerzas
transmitidas, amplitudes y chequeo de amplitudes.

Cálculo de acero: el área de acero será calculada tomando en cuenta el momento por agotamiento e implicará la
solicitación de acero por retracción. Contiene los cálculos y distribución de las áreas solicitas para cada eje horizontal
(X, Y).

En el eje Z: 0.82 m
Fuerzas desbalanceadas primarias:
En el eje X: 428.82 kg
En el eje Y: 502.824 kg
Fuerzas desbalanceadas secundarias:
En el eje Z:1463.11 kg
Características de los pernos:
Profundidad máxima de los pernos: 0.29 m
Separación longitudinal entre pernos: 2.60 m
Separación transversal entre pernos: 1.05 m
Separación la borde de la fundación: 0.30 m
Características del perfil geotécnico del suelo
Presión admisible: 2.50 kg/cm^2
Peso unitario 1900.00 kg/m^3
Módulo de elasticidad 2100000.00 kg/m^2
Módulo de corte dinámico 900.00 kg/cm^2
Velocidad de las ondas del suelo 205.00 m/s^2
Relación de Poisson 0.40 adim
Coeficiente de empuje pasivo 1.95 adim
Coeficiente de fricción suelo-concreto 0.40 adim
Característica de la cimentación:
Peso específico del concreto 2400.00 kg/m^3
Dimensiones propuestas:
Ancho: 4.20
Largo: 6.50

En el eje Z: 1.7 m
Fuerzas desbalanceadas primarias:
En el eje X: 327.50 kg
En el eje Y: 407.850 kg
Fuerzas desbalanceadas secundarias:
En el eje Z: 1215.11 Kg
Características de los pernos:
Profundidad máxima de los pernos: 0.41 m
Separación longitudinal entre pernos: 2.00 m
Separación transversal entre pernos: 0.80 m
Separación la borde de la fundación: 0.30 m
Características del perfil geotécnico del suelo
Presión admisible: 4.00 kg/cm^2
Peso unitario 1880.00 kg/m^3
Módulo de elasticidad 2100000.00 kg/m^2
Módulo de corte dinámico 850.00 kg/cm^2
Velocidad de las ondas del suelo 212.00 m/s^2
Relación de Poisson 0.30 adim
Coeficiente de empuje pasivo 1.80 adim
Coeficiente de fricción suelo-concreto 0.36 adim
Característica de la cimentación:
Peso específico del concreto 2400.00 kg/m^3
Dimensiones propuestas:
Ancho: 4.60
Largo: 6.10

Se realizó un cuadro comparativo con los resultados obtenidos mediante la hoja de cálculo automatizadas y los
arrojados por el programa DynaN, donde se mostrará la diferente entre ambos:
Luego de analizar los cuadros comparativos en ambos ejemplos se pudo observar que los resultados obtenidos tienen
un porcentaje de error despreciable, al tratarse con números tan pequeños, con respecto a los arrojados por DynaN.
Pudiendo certificarse y darle validez a la metodología propuesta.

Capítulo V
Conclusiones y recomendaciones
En el presente trabajo de investigación se logró definir un procedimiento de diseño para fundaciones tipo bloque superficial
que soportan cargas dinámicas, el cual toma en cuenta los parámetros principales que actúan en la cimentación, así como los
modelos matemáticos existentes, para poder predecir la amplitud, fuerzas transmitidas y posibles estados de resonancia de la
fundación, procedimiento que es presentado de manera secuencial para mayor entendimiento del lector.

5.1 Conclusiones
Durante la definición de la metodología se llegaron a las siguientes conclusiones:
1. Se propuso un modelo estructural simple que cumple con las especificaciones o dimensiones mínimas para
soportar las cargas de una bomba.
2. Se consiguió compilar toda la información en una hoja de cálculo en Microsoft Excel con una interfaz de usuario
de carácter sencilla y amigable, ofreciendo una clara visualización del proceso de cálculos.
3. La hoja de Excel no solo realiza los cálculos de coeficientes y de parámetros para el análisis dinámico
automáticamente, sino que también toma en consideración los criterios y recomendaciones previamente investigados.
Existen algunas secciones dónde deben ser ingresados por el usuario, pero en la hoja de cálculo se indica cuando debe
hacerlo. Si alguno de los parámetros no entra dentro de los límites establecidos, la hoja indica el no cumplimiento del
mismo.
4. Se verificó la confiabilidad de los diseños realizados en la hoja de cálculo propuesta, al modelar una fundación
previamente diseñada con esta herramienta en el programa de elementos finitos DYNAN donde se buscó simular el
comportamiento que tendría la fundación si se sometiera a condiciones reales geotécnicas y de masas que soportaría dicha
fundación.
5. Los resultados arrojados por la hoja de cálculo para el análisis y diseño de fundaciones para bombas, arrojan una
diferencia de 0,1 – 6.5%, comparados con problemas actuales realizados con el programa DYNAN, con un promedio de 3 %
de error, lo que valida la hoja de cálculo propuesta considerándose un éxito dicho valor. Dicha diferencia confirma que los
resultados arrojados por la hoja de cálculo con la metodología propuesta para el diseño de fundaciones para bombas para
la industria petrolera y afines están en un rango aceptable.
6. La metodología resultante, aunque limitada a fundaciones tipo bloque superficial para cargas para máquinas
reciprocantes o rotativas, es una herramienta eficiente y práctico. Resulta una buena alternativa a programas estructurales
en caso de no disponer uno o de ser necesaria una primera aproximación del diseño final.

5.2 Recomendaciones
Como resultado del proyecto de investigación proponemos las siguientes recomendaciones:
1. Se recomienda corroborar el método descrito con un caso de estudio experimental. Al respecto puede emplearse
DynaN ya que permite trabajar con valores muy prácticos
2. Recomendar el uso de la metodología a institutos como el INPSASEL (Instituto Nacional de Prevención, Salud y
Seguridad Laborales) y empresas del ramo de la seguridad industrial, para que evalúen condiciones de vibraciones
perjudiciales generadas por fundaciones, en fábricas y empresas.
3. Proponer a la Universidad de Oriente y sus extensiones a que incentive a los tesistas de ingeniería civil a expandir
las investigaciones acerca de fundaciones sometidas a cargas dinámicas.
4. Proponer como tema de tesis en alianza con empresas del ramo el estudio de metodologías para el análisis
dinámico de fundaciones, tomando en cuenta otros aspectos de diseño, como absorbedores de vibraciones o materiales
experimentales de fundación.
5. Realizar un estudio en el cual se trate la metodología para analizar y/o diseñar otros tipos de fundaciones, como
las fundaciones por pilotes, ya que para efectos de este Trabajo Especial de Grado solo se tomaron en cuenta fundaciones
superficiales de tipo bloque superficial.
6. La metodología para ser una guía más completa requiere extender el método de cálculo a otros equipos que
generen diferentes cargas dinámicas, expandiendo la utilidad a todos los equipos sin importar que tipo de vibración
generen.
7. Recurrir a las normativas pertinentes si se desee o se solicite cualquier otro parámetro estructural para el diseño
del acero de refuerzo en la fundación.
8. Actualizar la hoja de cálculo a medida que se publiquen actualizaciones de las normas, procurando mantener el
carácter simple y amigable.
9. A los profesionales y estudiantes que deseen hacer uso de la hoja de cálculo es necesario tener conocimientos
básicos acerca del tema, para el manejo correcto de la misma.

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