Cemento 451i3

PROCESOS INDUSTRIALES I industria del cemento

Ing. Hernán Parra Osorio

Cemento - Definición En ingeniería civil y construcción se denomina cemento a un aglutinante o conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (árido grueso o grava más árido fino o arena) y agua.

Crea una mezcla uniforme, manejable y plástica capaz de fraguar y endurecer al reaccionar con el agua y adquiriendo por ello consistencia pétrea, conocida como hormigón o concreto.

Cemento - Historia Hacia el año 700 AC los etruscos utilizan mezclas de puzolana y cal para hacer un mortero.

Ya en el año 100 antes J.C. los romanos utilizaban mezclas de puzolana y cal para hacer hormigón.

Hasta el año 1750 sólo se utilizan los morteros de cal y materiales puzolánicos (tierra de diatomeas, harina de ladrillos etc.). Hacia 1750-1800 se investigan mezclas calcinadas de arcilla y caliza.

Cemento - Historia En 1756, el ingeniero británico John Smeaton llegó a la conclusión de que los mejores cementos hidráulicos eran los fabricados a base de roca blanda impura, en lugar de la caliza dura pura preferida con anterioridad.

En 1824, el también británico Joseph Aspdin observó que la escoria dura, clínica o clinker molida y mezclada con agua, producía un cemento de mejor calidad. El mortero fraguado a base de cemento, arena y agua presentaba características similares a la piedra natural extraída de las canteras de la isla de Portland, en el Reino Unido, por lo que le dio tal denominación.

Cemento - Historia Joseph Aspdin En 1824, se patento el cemento artificial elaborado por medio de la calcinación de una piedra caliza arcillosa. A tal producto se le denomino “cemento Pórtland.

Cemento Pórtland Es el producto pulverizado de la escoria dura como resultado de la calcinación de la mezcla de arcilla, piedra caliza o metales semejantes.

Cemento - Concreto

El concreto es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra chancada y agua) que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores piedras naturales. Es la piedra artificial de la mezcla cuidadosamente controlada de cemento, agua, agregado fino y grueso.

Cemento - Concreto Las mezclas de hormigón se especifican en forma de relación entre los volúmenes de cemento, arena y piedra utilizados. Por ejemplo, una mezcla 1:2:3 Estas relaciones varían de 1:2:3 a 1:2:4 y 1:3:5. La cantidad de agua que se añade a estas mezclas es de 1 a 1,5 veces el volumen de cemento.

Cemento - Concreto

cemento Reacciones de fraguado y endurecimiento Hidratación y Hidrólisis - Es la reacción química entre las partículas de cemento y el agua.

- Muchas reacciones químicas ocurren ya que el cemento tiene muchos compuestos químicos. - Los aluminatos se hidratan mas rápido que los silicatos. -La reacción del aluminato tricalcico con el agua es inmediato y libera mucho calor.

Concreto - Composición

Los componentes principales del hormigón son pasta de cemento Portland, arena, grava, agua y aire, que puede entrar de forma natural.

Agua de mezcla Aunque para preparar el concreto se puede utilizar cualquier tipo de agua potable, el exceder los constituyentes de agua puede afectar el tiempo del fraguado y la resistencia.

Concreto – Composición Aire incorporado

El propósito principal del aire incorporado es el de mejorar la trabajabilidad del concreto y aumentar su resistencia a los ciclos de congelamiento - descongelamiento. El aire incorporado es la adición deliberada de burbujas de aire, pueden estar entre 3% y 9% en volumen de la mezcla.

Concreto - Composición

Agregados

Estos normalmente constituyen el 6070% del volumen total del concreto y pueden ser arena fina, arena gruesa, grava, piedra canchada. Las variables del agregado son el tamaño, la forma, la porosidad, la gravedad específica, la absorción de la humedad, la resistencia a la abrasión y la estabilidad química.

Concreto - Composición Otras adiciones (aditivos) Se pueden agregar otros agentes al concreto aparte de los ya mencionados como: 1. - Los aceleradores disminuyen el tiempo de fraguado lo cual es necesario a bajas temperaturas. El cloruro de calcio es el más común.

2. - Los retardores aumentan el tiempo de fraguado necesario en un clima muy caliente. 3. - Los reductores de agua (plastificante) suministran una buena trabajabilidad para una buena relación aguacemento. Un ejemplo es lignosulfato (subproducto de la pulpa de madera). 4.- Las puzzolanas reaccionan con la cal ( Ca(OH)2) se liberan durante el fraguado. La ceniza pulverizada del carbón quemado es la puzzolana común. 5.- Los superplantificantes aumentan la trabajabilidad o fluidez de la mezcla del concreto.

Cemento – Propiedades del concreto Resistencia a la compresión La resistencia a la compresión aumenta significativamente con la baja relación agua-cemento. Con el arrastre de aire disminuye la resistencia a la compresión para una relación agua-cemento determinada, su uso podría cuestionarse. Sin embargo, la retención de aire hace que el concreto sea más durable.

BRIQUETAS DE CONCRETO

Cemento – Propiedades del concreto Humedad La reducción o remoción de la humedad superficial disminuirá o frenará totalmente la reacción de hidratación. Si se interrumpe el curado húmedo y se deja la exposición al aire seco, frena completamente el curado. Es interesante observar que si se restablece el curado con el aire húmedo, la resistencia aumentará.

Cemento – Propiedades del concreto

Temperatura El tipo correcto de pasta de cemento, la relación de agua-cemento y el tratamiento para obtener una resistencia óptima variará dependiendo de la temperatura ambiente.

Cemento – Propiedades del concreto Contracción

La contracción se puede presentar en dos etapas. En la primera etapa, ocurre cuando el concreto está en estado plástico. Esta etapa es dependiente del agua, del tiempo y de temperatura. La segunda etapa de contracción ocurre después del endurecimiento inicial de la pasta. Se debe a una hidratación adicional y a un enfriamiento de la masa.

Cemento – Propiedades del concreto Resistencia a la abrasión y durabilidad La abrasión se vuelve muy importante en las carreteras, en los pisos de concreto y los vertedores de las represas. Como es de esperarse, un concreto más fuerte tiene mejor resistencia al desgaste. Sin embargo, existen otros agentes que tienen un efecto sobre la durabilidad del concreto. Por ejemplo, algunos suelos tienen un alto contenido de sulfato debido a la reacción química de este con los componentes del cemento.

Transporte del concreto

CEMENTO EN EL PERU

VENTAS EN MERCADO NACIONAL 2009 CARIBE CEMEX CCC.INCA SUR 1% 1% 2%1% C. LIMA 43%

C YURA 14%

C. SELVA 2%

C. PACASM. 19% C. ANDINO 17%

C. LIMA

C. ANDINO

C. PACASM.

C. SELVA

C YURA

C SUR

CC.INCA

CEMEX

CARIBE

CEMENTO EN EL PERU

CEMENTO EN EL PERU

CEMENTO EN EL PERU

Industria del cemento - Tipos de cementos Portland Tipo I Son cementos Portland regulares y se utilizan como productos para la construcción general.

Industria del cemento - Tipos de cementos Portland Tipo II Son cementos Portland que fraguan a un calor moderado y son resistentes a los sulfatos ,se emplean donde se requiere un calor moderado de hidratación o para construcción en general con concreto expuesto a la acción moderada de los sulfatos.

Industria del cemento - Tipos de cementos Portland Tipo III Son cementos de alta resistencia rápida (ARR) , generalmente tienen una molienda mas fina para causar un endurecimiento mas rápido y una evolución de calor mas veloz.

Industria del cemento - Tipos de cementos Portland Tipo IV Son cementos Portand de bajo calor de fragua

Industria del cemento - Tipos de cementos Portland Tipo V Son cementos Portland resistentes a los sulfatos , por su composición y su procesamiento resisten a los sulfatos mejor que los cuatro tipos de cementos.

Cemento puzolanico

Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y la Campania.

Su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Existen cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.

Cemento puzolanico La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente: 55-70% de clinker Portland 30-45% de puzolana 2-4% de yeso Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), el cemento puzolánico será más resistente al ataque de éstas. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.

Industria del cemento

Materia prima básica

Productos ricos en calcio ( rocas calcareas) : caliza. Productos ricos en sílice ( rocas arcillosas) : arcilla.

Productos auxiliares : reguladores en tiempo de fragua : yeso ( 15%)

Industria del cemento Nomenclatura CaO = C

SO3 = S

SiO2 = S

Na2O = N

Al2O3 = A

K2O = K

Fe2O3 = F

CO2 = C

MgO = M

H2O = H

COMPOSICIÓN DE LA ESCORIA Fórmula

Nombre

Abrev.

2CaO.SiO2

Silicato dicálcico

C2S

3CaO.SiO2

Silicato Tricálcico

C3S

3CaO.Al2O3

Aluminato Tricálcico

C3A

4CaO. Al2O3. Fe2O3

Alumninoferrito tetracálcico Óxido de magnesio al estado libre

C4AF

MgO

M

REACCIONES DURANTE LA FORMACIÓN DE LA ESCORIA Temperatura °C

Reacción

Cambio de calor

Evaporación del agua libre

Endotérmica

500 y más

Evolución del agua combinada del arcilla

Endotérmica

900 y más

Cristalización de los productos amorfos de la deshidratación del arcilla

Exotérmica

900 y más

Evolución de dióxido de carbono del carbonato de calcio

Endotérmica

100

900

1200

Reacción principal entre la cal y la arcilla

Exotérmica

1250

1280

Comienzo de la formación de líquido

Endotérmica

Más formación de líquido y terminación de la formación de compuestos de cemento

Probablemente exotérmica al hacer el balance

1280 y más

COMPOSICIÓN DE CEMENTOS TÍPICOS (%) C3S

C2S

C3A

C4AF

Tipo I

52

19

10

7

Tipo II

51

24

6

11

Tipo III

58

19

10

7

Tipo IV

28

49

4

12

Tipo V

38

40

2

15

CALOR DE HIDRATACIÓN (Joules) DÍAS

Compuestos C4AF

3 290

7 495

28 495

90 416

365 377

C3A

888

1557 1378 1302 1168

C2S

50

42

105

176

222

C3S

243

222

377

435

490

FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DEL CEMENTO

C3A  C3S  C4AF  C2S

PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO









CANTERA DE CALIZA

PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO VOLADURA DE MINERAL

PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO CARGADOR

PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO PROCESO DE CARGA DE MATERIAL



PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO PROCESO DE TRASPORTE DE MATERIAL

PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO DESCARGA DE MATERIAL ESTERIL

PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO DESCARGA DE MATERIAL A LOS TRITURADORES


Triturador de cono Triturador giratorio con suspensión de araña


SUSPENSIÓN DEL TRITURADOR


CHANCADORAS




Soportes de placas de trasporte de banda

A) Banda plana sobre rodillos planos. B) Banda plana sobre placa continua.

C) Banda cóncava sobre rodillos intermedios de 20º. D) Banda cóncava sobre soportes de 45º con rodillos de longitudes desiguales. E) Banda cóncava sobre soportes de 45º con rodillos de la misma longitud. F) Banda cóncava sobre placa continua.


Línea de fajas


Elevación de sólidos - cangilones


Descarga de trasportadores de banda

A) Descarga sobre polea final para la formación cónica. B) Descarga sobre polea final con distribución longitudinal mediante un trasportador corto reversible. C) Descarga mediante un basculador deslizante con descarga a todo el recorrido. D) Descarga mediante basculadores fijos , con transportador transversal a uno de los dos lados de la banda. E) Transportadores múltiples con vertederos fijos. F) Descargas por aperturas con bisagras en lugares fijos.

APILAMIENTO DE LA CALIZA

APILAMIENTO DE LA CALIZA


Triturador de rodillo Triturador de martillo


Triturador de impacto

Triturador de doble jaula

chancadoras


Chancadoras de martillo


Transporte de materia prima triturada

HOMOGENIZADOR


HOMOGENIZADOR


HOMOGENIZADOR


HOMOGENIZADOR

HOMOGENIZADOR

APILADO DE LA CALIZA

HOMOGENIZADOR

ALMACENAMIENTO DE CALIZA PARA LA ENTRADA AL HORNO


Separador ciclónico.

Torre de precalentamiento


Torre de precalentamiento



Horno rotatorio



Acopio de combustible de carbón


HORNO ROTATORIO


Diferentes configuraciones de aspas

Horno rotatorio de corriente paralela


Horno rotatorio a contracorriente y de calor directo

INGRESO DEL MATERIAL AL HORNO ROTATORIO

HORNO ROTATORIO

HORNO ROTATORIO

HORNO ROTATORIO


Horno rotatorio

Cooler

horno


HORNO ROTATORIO

ZONA DE ENFRIAMIENTO DEL CLINCKER






Enfriamiento del cemento

CLINCKER


Molino de bolas


Molino continuo de bolas tipo rejilla.


Tipos de revestimiento de un molino de bolas

Sistema de carga y descarga de un molino de bolas


Trituradores


TRITURADORES


TRITURADORES


Mezcadores de cemento + yeso(sulfato de calcio)


VIC (vertical impact crusher)


MOLINO DE RODILLOS

TRANSPORTE DE CEMENTO POR FAJAS




Tolvas de flujo de masa.

Tolvas de flujo de embudo.


Alimentador de tornillo helicoidal con paso variable.

Alimentador vibratorio . La distancia entre la paila alimentadora y la tolva se incrementa en la dirección de la alimentación.


Tipos de tolvas de flujo de masa


Alimentador de estrella con gusano recolector uniforme.


Silos de cemento

ALMACENAMIENTO DE CEMENTO

ALMACENAMIENTO DE CEMENTO


ENSACADORAS ROTATIVAS MEDIANTE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALIMENTACIÓN DE BOLSAS.

LLENADO DE BOLSAS

LLENADO DE BOLSAS

TRANSPORTE DE BOLSAS

CONTROL DE PESO DE BOLSAS

CONTROL DE CANTIDAD DE BOLSAS


FAJA DE TRANSPORTE A DESPACHO DE BOLSAS DE CEMENTO

TRANSPORTE DE BOLSAS DE CEMENTO



DESPACHO A GRANEL

TRANSPORTE A GRANEL DE CEMENTO

TRANSPORTE A GRANEL POR FAJAS A MUELLE

Sistema de control – SCADA

PROTEGIENDO EL AMBIENTE FILTROS DE MANGA O BOLSAS Estos equipos constan de uno o más compartimientos que tiene en su interior una serie de bolsas de tela tubulares, suspendidas verticalmente, a través de los cuales pasa el aire con polvo y partículas, quedando estas atrapadas en los poros de la tela.

FILTROS ELECTROESTÁTICOS

En este sistema colector, los gases cargados de polvo y partículas atraviesan un campo electroestático. Al pasar por este campo, las partículas adquieren carga eléctrica y son impulsadas hasta un sistema de placas colgantes cargadas positivamente donde se adhieren entre si a las placas

PROTEGIENDO EL AMBIENTE FILTROS DE MANGA O BOLSAS

PROTEGIENDO EL AMBIENTE FILTROS ELECTROESTÁTICOS




FIN

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