DISEÑO DE PLANTA DE CAL
MONICA MARÍA FITATÁ BOJACÁ DEYA MARCELA SANTOS CARVAJAL
UNIVERSIDAD DE AMÉRICA DISEÑO DE PLANTAS FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C. 2014
CONCEPCIÓN DEL PRODUCTO Industrias Cabecera
Producción de cal: (Por piedra caliza)
a. Nombre producto La caliza es un tipo común de roca sedimentaria, compuesta por un 50% de calcita (carbonato de calcio, CaCO3), con porcentajes variables de impureza, con lo que se ve modificado su color. Cuando se calcina (se lleva a alta temperatura) da lugar a cal (óxido de calcio, CaO). La fuente de obtención se da en la litosfera.
Reconocer una necesidad social o ingenieril: La necesidad surge por aprovechar este recurso de fácil obtención el cual es un mineral no metálico. Es de destacar el comportamiento de los materiales de construcción, que en la última década vienen ganando protagonismo, el cual está asociado al comportamiento del sector construcción nacional que durante los últimos años ha mostrado gran dinámica y se ve re flejado en la producción de caliza de la industria cementera, según datos obtenidos en la página (UPME, 2014)1 en la sección de SIMCO2 muestra una serie de tiempo histórica de PRODUCCIÓN DE CALIZA en la cual relaciona la Caliza Anual y contiene información desde 01/01/1940 hasta 31/12/2014, donde se muestra que alcanzó su máxima producción durante el año 2013 con 13954058,75 de toneladas. (Ver anexo A).
Crear soluciones para satisfacer la necesidad: Las piedras calizas abundan en la naturaleza y son materia básica en la preparación de cal, de cemento, abonos y de hierro. Hay grandes yacimientos en Cundinamarca, Boyacá y Santander. La localización de la planta será cerca de suministros de piedras calizas con buenas facilidades de transporte. La cal pueden suplir diferentes procesos, tales como: estabilización de suelos y carreteras, pulpa y papel, productos químicos, tratamiento de agua, productos de cerámica: vidrio y refractarios, pinturas, alimentos, se puede ver la versatilidad del producto al ser usado en diferentes procesos.
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UPME (Unidad de Planeación Minero Energética) es una Unidad Administrativa Especial del orden nacional, de carácter técnico, adscrita al Ministerio de Minas y Energía, regida por la Ley 143/1994 y por el Decreto 255/2004.
2
SIMCO (Sistema de información minero colombiano)
CONCEPCIÓN DEL PRODUCTO Industrias Cabecera
Producción de cal: (Por piedra caliza)
a. Nombre producto La caliza es un tipo común de roca sedimentaria, compuesta por un 50% de calcita (carbonato de calcio, CaCO3), con porcentajes variables de impureza, con lo que se ve modificado su color. Cuando se calcina (se lleva a alta temperatura) da lugar a cal (óxido de calcio, CaO). La fuente de obtención se da en la litosfera.
Reconocer una necesidad social o ingenieril: La necesidad surge por aprovechar este recurso de fácil obtención el cual es un mineral no metálico. Es de destacar el comportamiento de los materiales de construcción, que en la última década vienen ganando protagonismo, el cual está asociado al comportamiento del sector construcción nacional que durante los últimos años ha mostrado gran dinámica y se ve re flejado en la producción de caliza de la industria cementera, según datos obtenidos en la página (UPME, 2014)1 en la sección de SIMCO2 muestra una serie de tiempo histórica de PRODUCCIÓN DE CALIZA en la cual relaciona la Caliza Anual y contiene información desde 01/01/1940 hasta 31/12/2014, donde se muestra que alcanzó su máxima producción durante el año 2013 con 13954058,75 de toneladas. (Ver anexo A).
Crear soluciones para satisfacer la necesidad: Las piedras calizas abundan en la naturaleza y son materia básica en la preparación de cal, de cemento, abonos y de hierro. Hay grandes yacimientos en Cundinamarca, Boyacá y Santander. La localización de la planta será cerca de suministros de piedras calizas con buenas facilidades de transporte. La cal pueden suplir diferentes procesos, tales como: estabilización de suelos y carreteras, pulpa y papel, productos químicos, tratamiento de agua, productos de cerámica: vidrio y refractarios, pinturas, alimentos, se puede ver la versatilidad del producto al ser usado en diferentes procesos.
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UPME (Unidad de Planeación Minero Energética) es una Unidad Administrativa Especial del orden nacional, de carácter técnico, adscrita al Ministerio de Minas y Energía, regida por la Ley 143/1994 y por el Decreto 255/2004.
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SIMCO (Sistema de información minero colombiano)
b. Valoración económica de mercado Datos del producto y proyecciones: ANÁLISIS EN LOS DEPARTAMENTOS DEL PAÍS, A NIVEL NACIONAL Al hacer la selección en el país de los productos de mayor participación en la economía nacional, se encuentra en el tercer puesto la piedra caliza. (CAÑAS RAMÍREZ , 2008) En la producción de calizas se destacan cinco distritos mineros:
Luruaco: con un promedio de producción de 3.536.000 toneladas los mayores municipios de extracción con un 43,50% y 33,50% son Turbaco y Turbaná. Siguen Cartagena con 18,00% sobre el total de la producción de Luruaco equivalentes a 664.768 toneladas promedio. Ataco – Payandé: la producción se lleva a cabo en municipios de San Luis y responde a 2.555.667 toneladas anuales promedio. Paz del Rio: es el tercer productor con un promedio de 2.317.000 toneladas de los cuales 56,40% son producidos en Nobsa Cundinamarca, 37,50% en Tibasosa y 6,10% en Duitama. municipio Puerto Nare: ubicado en Antioquia tiene mayo producción en el municipio de Sonson (64,10%), 26,50% Puerto Berrio y 9,40% en Puerto Nare. Manejando una producción de 2.052.667. tambo-Dovio: se encuentran 1.661.000 toneladas anuales promedio. El tambo-Dovio:
Fuente: proyecciones UPME, Saldos Reales: Carbón- Ingeominas
DESTINO DE LA CALIZA En la tabla, se puede observar el distrito minero donde se produce caliza con su respectivo departamento, mostrando el destino al cual se dirige el producto.
Fuente: Proyecciones UPME – Ingeominas – ECOPETROL – IFI Concesión salina MOVILIZACIÓN DEL PRODUCTO La piedra caliza necesita una mayor producción puesto que se moviliza la mayoría por no decir el total de su producción. Como se muestra en la siguiente tabla:
Fuente: UPME – IFI concesión salinas – Ingeominas
DEPARTAMENTO DESTINO DE IMPORTACIONES DE CALIZA Datos de la gráfica de importaciones de caliza
Su mayor demanda se encuentra en la ciudad de Bogotá con cerca de 5.892 toneladas. Seguidamente se encuentra el departamento de Atlántico y Antioquia con 3045 y 2231 toneladas anuales respectivamente y finaliza con Cundinamarca y Bolívar con 699 y 676 toneladas anuales promedio.
IMPORTACIONES Y EXPORTACIONES IMPORTACIONES DE CAL Importación de Cal Año
Valor (pesos colombianos) 355,39 875.384,00 666,24 4.797.438,00 40,00 1.347.988,00 102,40 2.349.416,00 241,00 5.385.591,00 840,00 11.022.921,00 20.887,70 20.608.622,00 61.300,00 30.917.938,00 109.051,00 71.663.985,00 108.101,00 70.843.060,00 17.000,00 19.761.045,00 7.427.315,00 2.593.667.752,00 Neto (kg)
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 ENERO - MARZO 2014
15.380.000,00 3.237.752.520,00
Importación de Cal 8000000 7000000 6000000 ) 5000000 g k ( 4000000 o t e N
3000000 2000000 1000000 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Año
El cambio que muestran los datos es que en el año 2002 a 2007 se importaba en gran cantidad a Francia, luego de este año se importó a Argentina, Brasil y Estados Unidos entre los años 2008 al 2010, luego paso a China en el año 2011 y finalmente, se está importando a ZFP La Candelaria con cantidades muy altas. Se
puede apreciar el incremento en el mercado. Así, como la inestabilidad del mismo puesto que a los países que se importa no son los mismos desde hace 10 años.
EXPORTACIONES DE CAL Exportación de Cal Año
Valor (pesos colombianos) 34.079.217,00 4.528.409.360,00 68.919.086,00 10.081.826.981,00 54.776.765,84 7.634.983.686,64 72.709.535,40 9.311.982.162,90 84.200.241,60 12.475.488.347,46 100.450.150,00 15.207.436.167,04 22.566.490,00 3.991.522.654,83 24,00 68.496,00 NO SE ENCUENTRA 593.054,91 346.484.871,70 15.600,00 115.532.551,06 12.450,00 60.867.144,84 Neto (kg)
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 ENERO - MARZO 2014
36,03
1.715.840,23
Exportación de Cal 120000000 100000000
) g k ( o t e N
80000000 60000000 40000000 20000000 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2011 2012 2013 Año
Se puede apreciar un cambio notorio en; por razones, que no se conocen en un simple juicio, ya que paso de importarse de países como Estados Unidos, Guyana, Jamaica, Panamá, Puerto Rico, República Dominicana, Surinam, Venezuela.
Entre los años 2002 a 2008. A solo Estados unidos en el 2009 en una mínima cantidad y ya en el 2011 cambio su nicho de mercado .
CONSUMO DE PRODUCTOS Y MATERIAS PRIMAS EN EL PAÍS En la siguiente tabla se puede ver la Encuesta Anual Manufacturera que se realiza en el país, cuyo ítem recibe el nombre de: colombiana materias primas, materiales y empaques consumidos y comprados, según tipo de artículo total nacional 2012. Los siguientes datos permiten mostrar la actividad comercial de la caliza y sus derivados en el país.
código c.p.c.
37420026 37420018 37420034 15120045 34245061
artículos (con consumo superior a $ 3.000.000 durante el año) Cal hidratada Cal viva Cal viva molida Caliza triturada o molida Carbonato de cal o calcio
unidad de medida (a)
consumo cantidad
valor consumo
% consumo origen extranjero
compras valor en el exterior
compras valor total (b) nal y ext
compras cantidad
t
875.819
5.955.537
0,0
888.288
1.368
4.951.846
t
52.422
13.102.756
0,9
44.072
126.206
12.457.718
t
681
179.885
0,0
563
0
144.068
t
3.740.737
59.258.600
0,0
3.805.568
0
59.494.158
kg
352.323.653
82.415.348
2,0
337.540.169
1.931.969
79.364.574
Fuente: DANE - Encuesta Anual Manufacturera En ella se muestra que la cal es un artículo de alto consumo en nuestro país, cuyo origen se da en los departamentos que se mencionaron anteriormente. Y da un referente de compras nacionales e internacionales. Así, como la cantidad que se consume.
CONSUMO DE CAL EN EL PAÍS Los siguientes datos se sacaron de tablas (DANE, 2014) y muestra los Artículos (con consumo superior a $ 3.000.000 durante el año), sus datos se expresan en valores en miles de pesos y se obtiene información con la que se pude hacer proyecciones para los siguientes años proyectando el consumo que se da a futuro.
Nombre Código C.P.C.
cal viva 37420018
Unidad de Consumo Año medid cantidad a (a) 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
t t t t t t t t t t t
46 220 51 033 50 013 69 067 122 024 57 010 53.651 1.760.800 999.868 49.971 52.422 59640,34 59391,52 59142,7 58893,88
Valor consumo 6 963 974 8 147 183 8 062 997 10 463 727 13 814 533 11 847 638 12.211.002 12.613.489 12.618.673 13.849.234 13.102.756
% Consumo Origen Extranjer o 17,68 20,29 2,8 1.10 0.64 0.00 0.77 0.00 0.00 (-) 0,9
Compra Compras s Valor Cantidad en el exterior
Compras Valor total (b) Nal y Ext
48 415 (-) 50 287 (-) 91 942 (-) 70 500 115 224 127 077 88 970 58 017 (-) 55.261 (-) 1.646.498 (-) 1.027.127 (-) 53.301 (-) 44.072 126.206
7 267 182 7 997 359 8 142 558 10 852 457 14 125 872 11 992 068 12.536.673 12.156.334 14.003.211 15.156.081 12.457.718
Consumo Cal 2 000 000
1 500 000 d a d i t n 1 000 000 a C o m u 500 000 s n o C
2000 - 500 000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
Año
PRODUCCIÓN DE CAL EN EL PAÍS En la parte de producción (DANE, 2014) toma la información con respecto a los artículos (con producción superior a $ 5.000.000 durante el año), sus datos se expresan en valores en miles de pesos; a su vez se realizan proyecciones con los datos de los siguientes años.
Año 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
unidad producción de producción valor total medida cantidad (b) (a) t t t t t t t t t t t
ventas cantidad
ventas valor total
47 542 63 422 75 127 75 529
7 092 022 8 467 293 11 259 321 12 100 141
45 704 64 143 66 986 72 868
6 819 781 8 616 404 9 854 724 11 646 444
101 201 241 693 258.526 191.169 192.782 226.186 189.209 1267867 1248626 1229385 1210144
19 363 861 57 535 911 58.213.446 48.689.771 44.680.167 57.250.661 56.793.171
104 321 181 389 242.414 193.663 193.621 189.209 182.050
20 259 311 41 063 683 53.680.881 45.259.345 45.270.479 44.770.115 53.911.629
cantidad en % vendido existencia al exterior a 31 de diciembre 3,27 2 229 1,54 1 407 1,42 9 502 1.30 12 187 0.00 2 228 0.69 11 924 24.467.184 5.346 14.129.761 421.329 11.754.373 244.675 9.928.403 41.281 817.632 56.284
Producción de Cal 300 000 D 250 000 A D I T N 200 000 A C N 150 000 O I C C U 100 000 D O R 50 000 P
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
AÑO
c. Requerimientos legales generales para el proceso La normatividad que se aplica es nacional e internacional, se tiene: NORMAS NACIONALES (NTC)
2014
Se encuentra la NORMA TÉCNICA COLOMBIANA (NTC 5233), fue ratificada por el Consejo Directivo del 2003-12-19. Menciona los MÉTODOS DE ENSAYO PARA EL ANÁLISIS FÍSICO DE CAL VIVA, CAL HIDRATADA Y CALIZA. En la NTC 5233 menciona documentos normativos indispensables para la aplicación de esta norma, comprende normas NTC y ASTM. (INCONTEC, 2014) Aquí se menciona algunas normas, a tener en cuenta: NTC 77:1994, Ingeniería civil y arquitectura. Método para el análisis por tamizado de los agregados finos y gruesos. (ASTM C 136). NTC 3937:1996, Ingeniería civil y arquitectura. Arena normalizada para ensayos de cemento hidráulico. (ASTM C 778). NTC 5059:2002, Método de ensayo para el análisis químico de caliza, cal viva y cal hidratada (ASTM C 25). NTC 5163:2003, Terminología relacionada con cal y caliza (ASTM C 51) NORMAS INTERNACIONALES Se encuentran las ASTM, destacando las siguientes normas. (Coordinación General de Minería, Dirección General de Desarrollo Minero, 2013). Caliza:
C 25-86 Análisis químicos de piedra caliza, cal viva e hidratada. C 706-85 El uso de piedra caliza en la alimentación de animales. C 737-83 Piedra caliza para el levantamiento de polvo en minas de carbón. Cal:
C 50-86 Muestreo, inspección, empaque e identificación de cal viva y productos de cal. C 51-86 Términos relacionados con la cal. C 110-87 Pruebas físicas de la cal viva, hidratada y piedra caliza. C 400-87 Pruebas con cal viva y cal hidratada para la neutralización de desechos de ácidos. C 593-85 Cenizas muy finas y otros puzolánicos para ser usados con la cal. C 602-85 Materiales para el uso de la cal en la agricultura. C 821-84 Uso de la cal con puzolánicos.
C 911-84 Cal viva, cal hidratada y piedra caliza para usos químicos 3. C 977-83 Cal viva y cal hidratada para estabilización de suelos.
Carbonato de calcio:
D 1199-86(1991)e1 Especificación para Pigmentos de Carbonato de Calcio. D 5634-96 Guía para la Selección de Papeles Permanentes, de Desplazamiento Durable y para Libros. D 3301-94 Especificación para Carpetas de Archivo para Almacén de Registros Permanentes. D 3290-94 Especificación para Papeles Bond y en Cinta de Registros Permanentes. D 3208-94 Especificación para Papeles Bond de Registros Permanentes.
CRITERIOS DE SELECCIÓN Capacidad de la futura planta: Rondan en un rango de 1000 - 1500 ton por mes. Según los datos que se muestran en el estudio de mercado. Por lo que se decide que la planta al ser nueva genere aproximadamente 900 ton por mes. Con productos que se empacan en 25 y 50 Kg. Rentabilidad mínima para el futuro proyecto: Se pueden alcanzar utilidades por el rango de los $ 3.795.037,5, según las estadísticas, que se encontraron. Puesto que en el año se estaría recibiendo unas ventas de $25.300.250, al aplicar una rentabilidad del 15%.
REFERENCIAS CAÑAS RAMÍREZ , A. C. (junio de 2008). Movilización de carga por carretera sector minero en Colombia. Obtenido de Colfecar: http://colfecar.org.co/ESTUDIOS%20ECONOMICOS%202013/estudios%20 pdf/Informes%20Especiales/2008/SECTOR%20MINERO%202008.pdf
3
Combina las siguientes especificaciones ASTM de cal, anteriormente mencionadas: C45-Productos de silicato de calcio; C46-Manufactura de pasta de sulfito; C49-Manufactura de tabique de sílice; C53Tratamiento de agua; C258-Manufactura de carburo de calcio; C259-Manufactura de grasa; C415-Productos de silicato de calcio; C433-Manufactura de hipoclorito de calcio; C826-Tratamiento de desechos industriales
COORDINACIÓN GENERAL DE MINERÍA, DIRECCIÓN GENERAL DE DESARROLLO MINERO. (2013). Perfil de mercado de la caliza. Obtenido de http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/i nformacionSectorial/minero/pm_caliza_1013.pdf DANE. (2014). Departamento Administrativo Nacional de Estadística. Obtenido de https://www.dane.gov.co/ INCONTEC. (2014). NTC5233. Obtenido de http://tienda.icontec.org/brief/NTC5233.pdf UPME. (2014). Unidad de Planeación Minero Energética. Obtenido de http://www1.upme.gov.co/
Anexo A
1940 1941 1942 1943 1944 1945 1946 1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976
Caliza Anual Volumen Ton 1.380.000 1.380.000 1.400.000 1.509.000 1.490.000 1.490.000 1.420.000 1.500.000 1.410.000 1.400.000 1.440.000 1.490.000 1.509.000 1.509.000 1.620.000 1.760.000 2.000.000 1.800.000 1.820.000 2.000.000 2.700.000 2.950.000 3.200.000 3.400.000 3.673.386 3.890.500 3.920.300 4.010.200 4.287.000 4.257.647 5.007.000 5.341.824 6.591.127 7.000.000 7.620.000 7.800.000 7.800.000
1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Caliza Anual Volumen Ton 6.057.678,12 7.246.518,24 6.752.608,20 7.399.006,68 7.359.713,40 8.410.123,80 8.351.509,92 8.750.038,44 8.926.089,12 8.901.675,12 9.145.670,04 9.524.010,60 10.614.463,08 11.349.503,88 11.603.459,40 10.864.975,78 11.214.912,70 11.112.827,37 8.387.042,15 9.440.789,08 9.074.800,80 9.046.643,74 9.835.889,70 10.027.653,48 12.017.866,41 11.992.615,24 13.229.235,24 12.699.133,20 11.448.580,93 11.766.895,19 13.364.859,97 13.548.261,35 13.954.058,75
1977 8.112.000 1978 9.431.000 1979 9.700.330 1980 6.018.085,32
Fuente: DANE, Instituto Colombiano de Productores de Cemento ICPC, Cálculo: UPME. Datos a Agosto de 2013.
RECOLECCIÓN DE DATOS GENERALES a) Reacciones químicas posibles Las reacciones que se llevan a cabo son: CALCINACIÓN CaCO3 (s) + ∆
CaO (s) + CO2 (g)
∆H1200-1300°C= +4GJ/t de cal producida
HIDRATACIÓN CaO (s) + H 2O(g)
Ca(OH)2 (S)
∆H= -66.5kJ
Durante la calcinación el volumen se contrae, y durante la hidratación se hincha. Como se observa, la reacción de calcinación es reversible. (George, 2000) El proceso implica un aumento de temperatura desde la temperatura ambiental hasta la temperatura de calcinación; después, se mantiene constante esta temperatura durante el lapso necesario para que la descomposición de toda la caliza se lleve a cabo. El efecto del calor sobre la roca caliza es, generalmente, el siguiente: hasta 100°C, se precalienta la roca; de 100°C a 450°C, se evapora agua higroscópica; de 450°C a 800°C, se disocian los carbonatos de magnesio y algunos carbonatos de calcio; de 800°C a 900°C, se disocian los carbonatos de calcio y se descompone la arcilla; de 900°C a 1500°C, se aumenta la velocidad de disociación; arriba de 1500°C. Se empieza a sobre quemar la caliza que está cerca de la fuente de calor. (Martínez, 2009). Las impurezas pueden complicar el proceso de calcinación, al producir reacciones laterales con el óxido de calcio, cuyas partículas se sinteticen en una estructura densa. Cuando esto ocurre, la superficie de la roca se cierra e impide el escape del dióxido de carbono. Algunas posibles reacciones laterales son las siguientes: 2CaO + Si02 2CaOSiO2 CaO + ½ SO2 CaSO4 CaO + SO2 CaSO3 La hidratación, es el proceso de obtener cal aérea a partir de cal viva, donde se produce una reacción química que alcanza temperaturas entre un rango de 90 a 99°C, es muy caustica.
b) Diagrama de bloques para cada reacción química.
PROCESO GENERAL DE OBTENCIÓN DE CAL
Fuente: (Direccion General de desarrollo minero, 2013)
Diagrama de bloques específico: Se muestra las etapas más importantes del proceso, puesto que en estos escenarios se realizan las dos reacciones. Con sus corrientes de entrada y salida. Calcinación:
Impurezas (CH4, CO, CO2)
CO2
CaCO3 + CaO
CARBONATACIÓN 650-750ºC
CALCINADOR CaCO3→CaO+CO2 ~ 900ºC
CaO (FCa)
Gas Natural (CH4)
H2O
Caliza fresca (F0)
Apagado de la cal (hidratación): H2O
Cal viva CaO
Hidratación (reactor)
Cal hidratada Ca(OH)2
c) Criterios de selección de la reacción para el proceso VARIABLES Se tiene en cuenta lo siguiente:
Purga
Humedad del ambiente, puesto que el proceso cumple un ciclo y ´puede volver a su materia prima inicial.
Fuente: (TEMA 4: Morteros de Construcción y Ornamentación, 2007)
La temperatura ronda en un rango de 1000°C y 1300°C, para una adecuada calcinación, para la obtención de cal viva y luego hidratarse con agua. El tamaño de la Cal Viva varía entre 0 y 19 mm, y en molienda el 80% está bajo los 0,075mm. Grosor, porosidad y permeabilidad del horno y material adecuada para altas temperaturas. En el proceso de rehidratación se libera una gran cantidad de energía calorífica, por lo que se debe controlar y no supere el límite de calor, generando daño en el equipo. Concentración de CO2 en la atmósfera, en el proceso de calcinación
d) Realización de diagrama de flujo simplificado para el proceso seleccionado.
Inicio
Materia Prima (Piedra Caliza)
Extracción
Materia Prima (Piedra Caliza)
Trituración
NO
Cumple con el tamaño requerido
SI
CaCO3, T=650-750 °C
Carbonatación
CaCO3, T=900 °C
Calcinación (Cal viva)
Cal viva CaO
Enfriamiento
Cal viva CaO
Cribado
Cal viva CaO
Trituración
Cal viva CaO
Hidratación (reactor)
Cal hidratada Ca(OH)2
Molienda
Producto final de Cal hidratada Ca(OH)2
H2O
Envase y embarque
REFERENCIAS Direccion General de desarrollo minero. (2013). Perfil de mercado de la caliza. Obtenido de http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/i nformacionSectorial/minero/pm_caliza_1013.pdf George, T. A. (2000). Manual de Procesos Químicos en la Industria. México D.F: McGraw-Hill. Martínez, B. I. (Febrero de 2009). Simulación de una planta de captura de CO2 basada en ciclos de carbonatación-calcinación. Proyecto final de carrera. Zaragoza. TEMA 4: Morteros de Construcción y Ornamentación. ( 16 de Septiembre de 2007). Obtenido de http://www.ugr.es/~agcasco/personal/restauracion/teoria/TEMA04.htm
RECOLECCIÓN DE DATOS TÉCNICOS ESPECÍFICOS (UN PRODUCTO) a) Materia prima Yacimientos de cal en Colombia: Las reservas de cales en Colombia son abundantes, por lo que resulta difícil hacer una cuantificación. Están distribuidos en la región Andina, ubicadas principalmente en las cordilleras oriental, central y occidental. El mineral más común es la caliza, como resultados de la acumulación de sedimentos calcáreos marinos presentes en las tres cordilleras, pero su presentación como mármol (calizas metamórficas cristalinas) es muy frecuente y existen distritos amplios de calizas dolomíticas con contenidos hasta de 20% de magnesio. (Osorno Henao & Darío Zapata, 2012) Los yacimientos de cal en Colombia son:
Departamento de Antioquia: Los mayores yacimientos están en el piedemonte oriental de la cordillera central y el solo yacimiento de Nare cúbica más de mil millones de toneladas, este yacimiento tiene mármol dolomítico del paleozoico. Otras localidades antioqueñas ricas en calcáreos son: Amalfi (Dolomita), Segovia, Abejorral, Santa Bárbara, Cocorná, Urrao, Turbo, Frontino, Sonsón, Maceo, San Carlos (Donde se localizó la primera planta de cal agrícola). Departamento del Atlántico: Las calizas del departamento del Atlántico son las más jóvenes del país, muy puras y cubren grandes extensiones explotables a cielo abierto. Se conocen cubicaciones parciales superiores a
2000 millones de toneladas. En Arroyo de Piedras, Atlántico se encuentran calizas del Eoceno Superior. Departamento de Bolívar: Centenares de millones de toneladas de caliza con más de 93% de pureza se conocen en la colina de Albornoz, en Mamonal, Cartagena, otro poco en Turbaco, Bayunca y en el cerro de la Popa. Departamento de Boyacá: Son calizas cretácicas de edad cretácea y existen en Nobsa, Tibasosa, Corrales, Cerniza, Moniquirá con purezas hasta del 97%. Departamento de Caldas: Son yacimientos de edad paleozoica y se encuentran en los municipios de Filadelfia, Samaná, Dorada, Salamina, Pácora, la Victoria. Departamento del Cauca: En los municipios de Pitayó, Corinto, existen grandes bancos explotables. Departamento de Cesar: En Durania se han cubicado más de 2000 millones de toneladas de mármoles y caliza de hasta un 98% de pureza. Departamento de Córdoba: En los alrededores de Montería existen millones de toneladas de calcáreos explotables a cielo abierto con purezas de hasta el 94%. Departamento de Cundinamarca: grandes yacimientos se conocen en el Páramo de Sumapaz, en los municipios de Ubaté, La Calera, Gachalá, Pueblo Viejo, Apulo, pues toda la cordillera oriental es rica en calcáreos del cretáceo. Departamento del Chocó: Sus principales yacimientos calcáreos están en Cabo Corrientes. Departamento de La Guajira: En la Serranía de Perijá, vertiente occidental entre San Juan y Cuestecitas, se pueden cubicar más de 2000 millones de toneladas. Departamento del Huila: Es donde están los yacimientos más grandes de caliza cretácicas dolomítica, marmolizadas, blancas, en la localidad de la Lupa entre Neiva y Palermo, con contenidos de hasta el 34% de MgO. Departamento del Magdalena: En fundación hay mármoles, y calizas dolomíticas que se explotan mínimamente. Departamento del Meta: Calizas dolomíticas hay en Curamal, en Servitá y Currabal. En San Martin hay yacimientos dolomiticos de edad carboniana. Departamentos Santanderes: El macizo de Santander tiene grandes yacimientos de calizas cretácicas en Mutiscua, Chinácota, en San Gil, Vélez, Curití, Tona. Departamento de Sucre: Hay calizas del Eoceno Superior, acumulaciones del Terciario en Tolú viejo. Departamento del Tolima: Los yacimientos calcáreos más conocidos y explotados son los de Payandé, Lérida, Líbano, Suarez y Chaparral, que
están formadas por calizas cristalinas triásicas. Su estado cristalino se debe a las intrusiones cuarzo-monzoniticas del jurásico que afectaron no solo esta porción de la cordillera central sino también el área del macizo Santander. Departamento del Valle: En la parte cordillerana su único yacimiento explotable es el de Vijes, pero en la Costa Pacífica posee en abundancia este recurso.
Los datos por departamento fueron tomados de (Osorno Henao & Darío Zapata, 2012). En el cual se puede observar la disponibilidad del producto en el país.
El costo de la materia prima
Mediante la resolución 8-0760 del 27 de junio de 2001, el Ministerio de Minas y Energía determino los criterios que deben tenerse en cuenta para la fijación del precio base de los minerales para la liquidación de regalías, donde se encuentra la caliza. Así, como otros artículos, leyes y decretos que se encuentran en (Unidad de planeación minero energética, 2014) donde menciona que la caliza tiene un precio en Boca de Mina $/unidad de 13078 cuya unidad de medida se da en tonelada, este valor sirve de base en el proceso.
b) Especificaciones de productos y rendimientos, propiedades físicas y químicas, efectos de almacenamiento. ESPECIFICACIÓN MATERIA PRIMA Las calizas son rocas sedimentarias de origen fundamentalmente químico u organógeno, formadas al menos por un 50% de carbonato cálcico.
Propiedades físicas de la caliza: De acuerdo con (Guerrero H., mayo-agosto 2001). La coloración de las calizas ricas en calcio y las calizas dolomíticas (carbonato de calcio y magnesio) son blancas cuando son puras. Esta coloración puede llegar a ser gris o negra como consecuencia de las impurezas carbonosas, entre ellas se tiene el óxido férrico que le da una coloración amarillenta, rojo, pardo; los sulfuros generan un color rojizo y dentro de ellos se encuentran la pirita, marcasita y la siderita. También se encuentra de tonalidad café y amarilla debida al hierro.
La resistencia de la caliza es una propiedad importante a la compresión, a aplastamiento que oscila entre 98.4 y 583.5 kg/cm 2, la resistencia a la tracción no es tan importante pero su variación es de 26 a 63 kg/cm2. La densidad de la caliza comercial secada al aire en las condiciones ordinarias es de 1.922 kg/dm 3. En condiciones de humedad la densidad puede ser de 2.242 kg/ dm 3. La densidad real prescindiendo de los poros llenos de aire, oscila entre 2.2 y 2.9 kg/ dm3, la calizas con alto contenido de calcio tienen una densidad de 2.65 a 2.75 kg/ dm 3 y las calizas dolomíticas tienen una densidad de 2.8 a 2.9 2.75 kg/ dm 3. Las rocas calizas tienen una textura cristalina. La dureza de la caliza es de 2 a 3 en la escala relativa de dureza de Friedrich Mohos. La porosidad de la caliza es de 0.3%-1.2% y su gravedad especifica corresponde a valores entre 2.65-2.75 de acuerdo con (Grover Porta 2014). Las propiedades de la caliza dependen la cantidad de impureza de la roca original. Un ejemplo de ello son las calizas que contienen alúmina en combinación con sílice, esta combinación se encuentra en forma de arcilla. Cuando estas cantidades son apreciables la arcilla convierte a la caliza rica en calcio en amarga o arcillosa, que por calcinación dan cales hidráulicas. Las cales que contienen materiales arcillosos en cantidades de 5-10% son débiles hidráulicamente, pero las que contienen del 15-30% de estos materiales son altamente hidráulicas. (Guerrero H., mayo-agosto 2001).
Propiedades químicas Composición La materia silícea además de ser una impureza, es muy dura y nociva para las cales y las rocas destinadas a producir materiales de pulimento. Las calizas metalúrgicas y químicas deben tener menos del 1% de alúmina y menos del 2% de sílice. Los compuestos de hierro son pocas veces nocivos para la caliza a menos que se requiera una cal muy pura. Normalmente el hierro se encuentra en forma de pirita FeS 2 e hidróxido férrico (limonita). Los silicatos que contienen hierro no se descomponen.
Los compuestos de sodio y potasio no se encuentran en cantidades notables en la caliza y no son nocivos para las mismas. Los compuestos de azufre y fosforo son impurezas nocivas para la cal y caliza química, estos componentes no deben estar en mayores proporciones a 0.05% para el azufre y 0.02% para el fosforo. (Guerrero H., mayo-agosto 2001). De esta forma la materia prima a trabajar tendría la siguiente composición: Car ac ter íst ic as Qu ím ic as
Óxido de Sílice (SiO 2): Máx. 1.0% Óxido de Hierro (Fe2O3): Máx. 0.1% Óxido de Aluminio (Al 2O3): Máx. 0.1% Carbonato de Calcio (CaCO3): Min. 96.0% Óxido de Calcio (CaO): Min. 54.0% Óxido de Magnesio (MgO): Máx. 0.1%
Tipos de mineral (caliza)
Se encuentran dos tipos de piedra: la dolomita y la calcita, ambas son minerales compuesto de calcio y magnesio; se diferencian por las propiedades fisicoquímicas, proporciones de carbonatos, el color y en el uso, puesto que la Calcita Tipo A no pose porcentajes de silicio ni de hierro y es especial para la fabricación de vidrio y la Calcita Tipo B tiene un alto contenido de silicio lo cual es beneficioso en la zona agrícola y para la obtención de cal de alta pureza.
Calcita:
La clase de mineral es un carbonato, cuya fórmula es: CaCO 3, Presenta una variedad enorme de formas y colores. Se caracteriza por su relativamente baja dureza (3 en la escala de Mohs) y por su elevada reactividad incluso con ácidos débiles, tales como el vinagre. Compuesto por: 40.04 %Ca, 56.03 %CaO, 12.00 % C, 43.97 %CO2. Dentro de sus usos se encuentra: la agricultura, fertilizante al modificar el pH del suelo regulando la acidez y mejorando los cultivos, también se utiliza para desacidificar el agua.
Dolomita:
Es un mineral compuesto decarbonato de calcio y magnesio [CaMg(CO3)2]. Se produce una sustitución por intercambio iónico del calcio por magnesio en la roca caliza (CaCO3). Se presenta incolora con una dureza de 3,5 a 4 (escala de Mohs). Contiene el 30.41% de CaO, 21.86% de MgO y el 47.73% de CO 2, en su forma
más pura. Dentro de sus usos se encuentra: la fabricación de materiales refractarios, metalúrgica manufactura de cerámica, pinturas, como componente para fabricar el vidrio, y la agricultura.
ESPECIFICACIÓN PRODUCTO Según (Taiwan Turnkey Project Association) se encuentra en los siguientes rangos, los cuales serán los valores del producto a trabajar: 1. CAL VIVA
CaO: Min. 93.25% - 98% cal disponible. MgO: Min. 0.3% - 1.5% Contenido de S: Máx. 0.1% SiO2: Máx. 0.2% - 1% Fe2O3: Máx. 0.1% - 0.4% Al2O3: Máx. 0.1% - 0.5%
2. CAL HIDRATADA CaO: Min. 62% - 64% Ca(OH)2: Min. 85% Gravedad especifica: 2.3 - 2.4 Densidad de la masa: 450-560 kg/m3. MgO: Máx. 1% SiO2: Máx. 0,5% Fe2O3: Máx. 0,1% Al2O3: Máx. 0,1%
Propiedades físicas de la cal
Estado físico, sólido. Se presenta granulada o molida. Apariencia del producto; color crema, café y blanco. No presenta olor. Concentración de CaO libre > 75%. Concentración de CaO alcalinizante > 86%. Punto de fusión Cal viva: 2.570 ºC. No es inflamable. No posee explosión potencial. Solubilidad en agua insignificante (a 0ºC = 1,40 gr CaO/lt y a 100ºC = 0,54 gr CaO/lt). El óxido de calcio reacciona con ácidos, formando sales de calcio, de las cuales algunas serían solubles.
Es inestable por ser material anhidro. Es incompatible con agua y ácidos. Reacciona con algunos plásticos, caucho y revestimientos. El floruro reacciona con el óxido de calcio, desarrollando mucho calor y algo de luz.
Propiedades químicas de la cal
Punto de fusión 2.570ºC Punto de ebullición 2.850ºC Peso específico 3,3 - 3,4 g/cm3 a 20°C Densidad a granel 700 – 1.300 kg/m3 a 20°C
En las siguientes tablas 8 y 9, se puede apreciar antecedentes sobre las propiedades físico-químicos (Coloma Álvarez, 2008), corresponden a datos teóricos de los distintos tipos de cal que existen y una derivación de estas mismas.
Efectos almacenamiento de cal
La cal viva es muy higroscópica y reacciona con la humedad del aire. La cal viva debe ser almacenada en silos, o, en lugares cerrados. Su durabilidad depende de su exposición al aire y/o a la humedad. Productos almacenados en silos herméticos se pueden almacenar hasta un mes sin perjudicar sus cualidades. La cal no es combustible cuando se mezcla con agua, no obstante, desprende un calor considerable cuando entra en contacto con ella, o con ácidos u otras sustancias químicas que contengan agua de cristalización. El calor resultante
de la hidratación puede ser suficiente como para encender materiales combustibles cercanos. En el almacenamiento, en lo posible se recomienda en envases impermeables y ojalá sobre madera a una distancia de al menos 10 cm del suelo, para evitar contacto con la humedad del piso. La rotación de los sacos en las bodegas no debes ser mayor a 15 días para la cal viva y de 180 días para la cal hidrata.
c) Cálculo de caudales y condiciones de temperatura, presión y composición de las corrientes por los balances de materia y energía. HORNO DE CALCINACIÓN Balance de masa
La planta se diseña para producir 900 ton/h al mes, lo que significa 30 ton/h de cal diaria. En base a la reacción de calcinación e hidratación que se mostró anteriormente, se predice lo siguiente: Compuesto CaCO3 CaO CO2
‘
PM (ton/mol) 100,08 56,08 44
Se debe tener en cuenta que la piedra tiene una pureza de 96 % 900gCaO *
. .
=1606.13g ó 1.6061kg
La carga de piedra caliza por cada hora es de: 1,25 ton/h Cantidad de CaCO3 que reacciona durante la calcinación por hora:
∗ 96 CaCO =1,2 CaCO 1,25 CaCO h 100 CaCO h
Flujo de Cal Viva obtenido:
∗ 1 CaO ∗ 1 CaCO ∗ 56,08 =0,673 1,2 CaCO h 1 CaCO 100 CaCO 1 ℎ Teniendo en cuenta la pureza de la piedra caliza: 0,646 kgCaO/h
Flujo de CO2 desprendido:
∗ 1 CO ∗ 1 CaCO ∗ 44 CO =0,528 CO 1,2 CaCO h 1 CaCO 100 CaCO 1 CO ℎ
Teniendo en cuenta la pureza de la piedra caliza: 0,506 ton
CO/h
B alan ce d e ene rg ía
Cálculo de Calor útil necesario para la disociación de CaCO 3 ΔH reacción = ΔH formación de productos – ΔH formación de reactivos
Entalpías de formación de los compuestos químicos de la reacción de calcinación de la caliza. Compuesto Químico CaCO3 CaO CO2
Entalpia de formación (Kcal/mol) -289,5 -151,7 -94,054
Kcl mol
ΔH reacción = 43,746
Entonces el calor mínimo necesario para la disociación es: Qmin= 43,746
Kcl * Kmol ∗ mol = 781,18 Kcl mol kg Kmol
Y el flujo de calor útil necesario para la producción de Qútil= 781180
* 0,679 = 530421,22 Kcl
Variables del horn o d e calcinación
Temperatura de entrada: 15°C Temperatura de salida: 1300°C Presión: 101 kPa Flujo másico: 1,25 ton/h Composición de entrada: SiO2: 1.0% Fe2O3: 0.1% Al2O3: 0.1% CaCO3: 96.0% CaO: 54.0% MgO: 0.1%
0,679 es:
Composición de salida:
CaO: 93.25% - 98% cal disponible. MgO: 0.3% - 1.5% Contenido de S: 0.1% SiO2: 0.2% - 1% Fe2O3: 0.1% - 0.4% Al2O3: 0.1% - 0.5%
BALANCE DEL ENFRIADOR Variables
Tentrada: 1300°C Tsalida: 130°C Presión: 101,3 kPa
BALANCE DEL HIDRATADOR Se requieren 18 partes en peso de agua por cada 56 partes de óxido de cal para realizar el apagado. Teniendo en cuenta la pérdida de agua por evaporación al producirse la reacción de hidratación de la cal viva, se considera necesario alrededor de un 33% de agua en peso para obtener cal apagada en polvo, entre 300 y 400% para obtener una cal en pasta y más de un 400% para obtener una lechada o agua de cal. Variables
Tentrada: 90°C Tsalida: 110°C Flujo másico: 1,25 ton/h
Composición de entrada:
CaO: 93.25% - 98% cal disponible. MgO: 0.3% - 1.5% Contenido de S: 0.1% SiO2: 0.2% - 1% Fe2O3: 0.1% - 0.4% Al2O3: 0.1% - 0.5%
Composición de salida: CaO: 62% - 64% Ca(OH)2: 85% MgO: 1% SiO2: 0,5% Fe2O3: 0,1% Al2O3: 0,1%
d) Termodinámica y cinética de las reacciones químicas involucradas (equilibrio, rendimiento, velocidades, condiciones óptimas).
Cinética de reacción
( ()+ () =1764/(20° =1643/(890°) 3
)↔
∆
2
); ∆
Es una reacción fuertemente endotérmica. La energía libre estándar viene dada por (Ecuación de Gibbs-Helmolthz):
()
∆ =∆ °+ En el equilibrio ∆G=0
)
Entonces ∆ °=−(
La constante de equilibrio viene dada por
= = P P)
Por lo que ∆ °=−(
En la figura 1 viene representada la energía libre estándar para la descomposición del carbonato de calcio en función de la temperatura. Las líneas a trazos representan el valor de la presión parcial de equilibrio del gas (CO2). Si ∆G°=0
entonces:
P)=0 P=1
(
Figura 1. Energía libre estándar de reacción en función de la temperatura. Las líneas a rayas representan la presión de gas de equilibrio encima del óxido y el carbonato (el hidróxido). Tomado de (Blanco A., 2005). Y la temperatura a la que eso ocurre es a 1156K (883°C). En la misma figura 1 también se da la presión parcial de CO 2, que normalmente existe en la atmósfera de ello se puede determinar la temperatura a la cual el carbonato de calcio llega a ser inestable cuando se calienta en el aire, dicho valor es de 810K (537°C). En la figura 2 puede verse el valor de la presión de disociación del CaCO 3 en función del inverso de la temperatura (1/T).
∆°= =P ∆°=°∆° De las ecuaciones anteriores P = ∆° 1 + ∆°
Tomando escala logarítmica en el eje de ordenadas y como variable del eje de abscisas 1/T la ecuación anterior representa una recta cuya pendiente es:
= ∆° < 0
Figura 2. Presión de disociación de equilibrio del CaCO 3 en función del inverso la temperatura (1/T). Tomado de (Blanco A., 2005). De lo anterior se deduce que la presión de disociación (descomposición) es una atmósfera cuando la temperatura es de 883 ºC, sin embargo la descomposición de la caliza llega a ser significante a 500 - 600 °C si la presión parcial de CO 2 se mantiene suficientemente baja o si la caliza está íntimamente mezclada con materiales tales como el cuarzo o productos de descomposición de las arcillas, que reaccionan con el óxido de calcio.
El apagado de la cal consiste en la combinación del óxido cálcico obteniéndose un producto, el hidróxido cálcico, que aumenta de volumen respecto al producto inicial y se desprende calor. Para este procesos se requieren 18 partes en peso de agua por cada 56 partes de óxido de cal para realizar el apagado. Teniendo en cuenta la pérdida de agua por evaporación al producirse la reacción de hidratación de la cal viva, se considera necesario alrededor de un 33% de agua en peso para obtener cal apagada en polvo, entre 300 y 400% para obtener una cal en pasta y más de un 400% para obtener una lechada o agua de cal (Pérez, 2012).
e) Servicios, equipos a adquirir, accesorios por construir y materiales de construcción.
Servicios, materiales y otros SERVICIOS, MATERIALES Y OTROS Caracterización
Explosivos para la extracción de la piedra caliza. Pasajes y viáticos Gas natural Combustible
Termógrafo Analizador de gases Visita terreno Empaques
CARACTERÍSTICAS En esta etapa se evaluá la extracción de la cal, el proceso de perforación, así como los explosivos a usar para obtener la caracterización del producto con su respectiva composición química. 100 kg de ANFO, 1 caja de dinamita, 100 metros de cordón detonante 3P, 1 fulminante #6, 1 metro de mecha lenta. Según el destino del producto final. Para el funcionamiento de los equipos. Galones de gasolina para los vehículos Un registrador es un instrumento de registro electrónico que monitorea y reporta los diversos cambios de temperatura en el tiempo de un equipo. En la parte del horno, ya que se emite CO2 Evaluá el área de terreno para los equipos Bolsas de polipropileno de: 25 y 50 kg.
Maquinaria y equipo MAQUINARIA Y EQUIPO CANTIDAD MINA Perforadora 1 Compresores 1 Camiones tolva 2 Cargador frontal 3 PLANTA DE PROCESAMIENTO DE CALES Tolva 1 Trituradora de mandíbula 1 Banda transportadora 40 Metros Zaranda 4 metros Horno de calcinación 2 Molino de bolas 2 Clasificador gravitacional 1 Criba 1 Hidratador (reactor) 1 Empacadora automática 1 Montacargas 2 Silos 2 DIMENSIONES DE LOS EQUIPOS
Perforadora:
Martillo hidráulico HB 2000kg.
4
Diámetro de la herramienta 150mm Longitud de trabajo de la herramienta 665 mm Número de golpes 300-600 gpm Presión de servicio 160-180 bares.
Compresor (Atlas Copco Colombia Ltda., 2010-2014)
Datos técnicos Presión de trabajo efectiva normal: 7 bar / 102 psig Nivel de potencia acústica máx: 99 dB Capacidad de aceite: 24 L
Motor
4
Número de cilindros: 4 Potencia a velocidad nominal: 88 kW
http://www.farell.com/uploads/documentos/GAMA%20PRODUCTOS%20ATLAS%20COPCO%20CTO.pdf
Velocidad del motor (nominal): 2300 rpm
Dimensiones de la unidad Longitud total con lanza de remolque ajustable/fija: 4356/3941 mm Anchura total: 1701 mm Altura total: 1611 mm
Características - Resistente a condiciones climáticas adversa (de -25°C a +50°C) - Pequeñas dimensiones y peso reducido - Intervalos de servicio y mantenimiento prolongados Ventajas - Fácil de transportar o desplazar - Funcionamiento sencillo - Menor coste total de inversión
Camión tolva (HYUNDAI, 2014)
Motor Modelo Tipo Cilindrada Potencia Torque Inyección
Hyundai D6CC Powertec Euro IV 6 cilindros en línea 24 válvulas 12.300 cc 380 hp @ 1.900 rpm 1.568 nm @ 1.200 – 1.500 rpm Inyector Bomba EUI
Capacidad Capacidad Técnica Máxima (Kg): Capacidad de Carga (Kg): Tara (Kg):
Eje delantero: 18.000 Eje delantero: 11.090 Eje delantero: 6.910
Cargador frontal (KOMATSU )
POTENCIA Bruta: 143 kW 192 HP @ 2100 rpm Neta: 142 kW 191 HP @ 2100 rpm CAPACIDAD DE CUCHARÓN 2.7 –4.0 m3 3.5-5.2 yd3
Eje trasero: 26.000 Eje trasero: 22.440 Eje trasero: 3.560
Total: 44.000 Total: 33.530 Total: 10.470
DESCARGUE Y ALCANCE Altura libre de vaciado: 2885 mm 9’6” Alcance para descarga: 1210 mm 4’0”
Esta maquinaria se alquilara debido a que incrementa significativamente la inversión inicial y son equipos que se usaran 5 días por mes, lo cual no justifica su compra inmediata.
Trituradora de mandíbula (XSM, 2000-2012)
Modelo
Tamaño de abertura para suministro de materiales (mm)
PE-250×400
400×250
B400
5-20
Tamaño de zarandas 1.5 x 4 m
Potencia 15 kW
Ø interior 100 cm
Altura 350 cm
Producción 6 ton
Molino de bolas
Velocidad de rotación: 36 rpm Tamaño de alimentación: 0-20mm http://www.chinaminingequipment.es/2-2-ore-dressing-ball-mill.html
Peso (T)
1450×1315×1296 3
Longitud de banda (m)/Potencia(Kw) Velocidad de banda Capacidad (L/KW) (L/KW) (L/KW) (m/s) (T/H) ≤12/2.2 12-20/2.2-4 20-25/3.5-7.5 1.25-2.0 30-60
Modelo Ø120*28005
5
15
Peso 2.8 - 5 ton
Horno de calcinación (PRACTICAL ACTION , 1995)
Volumen 1 m3
20-80
Zarandas vibratorias inclinadas (CATERPILLAR, 2008) Modelo CVB1540
210
Dimensiones generales (mm)
Banda transportadora (XSM, 2000-2012)
Ancho de banda (mm)
Rango de Tamaño de ajuste de Potencia suministro abertura Capacidad de motor de de (T/H) eléctrico materiales descarga (Kw) máx. (mm) (mm)
Tamaño piedra 40-150 mm
Capacidad: 1.2-3.7 t/h Potencia: 37kW Peso: 12,5 t
Empacadora automática:
Marca: puda Dcs- fwjj 6 Longitud: 1.3m Ancho: 1.2m Altura: 1.7m Material de empaquetado: Papel, Otros Peso: 750kg
Criba
Marca: backers Cribadora en estrella 2-ha7 Medidas de transporte: 6.800*2.550*2.680 (Largo*Ancho*Altura en mm) Medidas de trabajo: 9.200*5.450*2.680 (Largo*Ancho*Altura en mm) Medidas del silo: 2.800*1.200*1.000 (Largo*Ancho*Altura en mm), dispuesto cónicamente Volumen del silo: 2 cbm
Ciclones
Marca: AFW Flujo: 3000m3/h Presión aire: 6 bar Area de filtro: 39 m2
Montacargas:
Nissan Platinum II serie de amortiguador capacidad de 1300 kg LPG_dual Fuel 8
6
http://spanish.alibaba.com/product-gs/fly-ash-packaging-machine-822068241.html http://backers.de/es/t%C3%A9cnica-de-cribado-en-estrella-para-materiales-minerales
7
8
http://www.viarural.com.co/agroindustria/montacargas/nissan-forklift/platinum-ii.htm
Modelo CF30 Longitud: 2070 mm Ancho: 970 mm Altura: 2060 mm Velocidad Máx: 17.54 km/h
f) Mano de obra. A continuación, se da un aproximado en tiempo de producción: La extracción del material se hará con el fin de obtener la cantidad necesaria para un mes de trabajo. Se sabe que se requieren 1859 g de piedra caliza con el 96% de pureza para obtener 1000g de cal viva, conocida esta relación se puede decir que para obtener 30 toneladas de cal viva, que es la producción mensual, se requieren 1673,1 toneladas de piedra caliza. Se espera que durante un día de trabajo, de 9-10 horas en la mina, se extraigan aproximadamente 350 toneladas. Esto quiere decir que para obtener la cantidad necesaria para un mes de trabajo la extracción se debe hacer en 5 días de trabajo en la mina. En esta etapa se lleva a cabo la perforación y voladura de la tierra para la obtención de la piedra caliza. Es una etapa rápida puesto que los explosivos hacen el trabajo de manera inmediata. El transporte de material dura 15 min por cercanía de la planta a la mina, el descargue es de aproximadamente de 30 min. Este se hará en dos camiones con capacidad para 33 toneladas esto quiere decir que se harán alrededor de 6 viajes por cada camión en un día de trabajo. De esta forma las actividades de adecuación y selección de materia prima en la etapa inicial son conducidas a la tolva, el proceso de producción de esta etapa hasta la molienda previa de la calcinación es de un tiempo total de 8 horas. Se destina un tiempo de 8 horas para el proceso de calcinación, puesto que es una de las etapas más importantes y requiere de tiempo, para la correcta calcinación y la obtención de cal viva. Finalmente, se destina un tiempo de 8 horas para la hidratación, el empaque y almacenamiento del producto. Por lo que las jornadas se harán en 3 turnos rotativos de 8 horas diarias donde se realizaran actividades distintas siguiendo el proceso mencionado
anteriormente para un total de 24 horas, necesitando los siguientes trabajadores por turno: MANO DE OBRA Personal Número de personas APOYO Mineros (ingeniero de 11 minas, capataz, operadores de maquinaria pesada y transporte de carga) PLANTA Preparación y transporte de 2 la piedra caliza Operario de control en la 1 calcinación Operario de control en la 2 hidratación y empacador del producto Técnico de almacenamiento 1 Jefe de laboratorio 1 Director de planta 1 Además, se aclara que para economía de la empresa se tiene una mano de obra directa que es el personal de planta que se necesita de manera constante y una mano de obra indirecta en la parte de la mina ya que se necesita su trabajo una vez al mes o de manera intermitente, en la siguiente tabla se muestra la distribución de cargos para ambos casos:
NÚMERO CARGOS A PROVEER 3 1 2 1 1 1 1 7
IDENTIFICACIÓN DEL CARGO
Operario de control: Control de calcinación, procesos pre y post calcinación, embalaje de producto terminado Técnico de almacenamiento: Inventarios y almacenamiento Conductor Director de planta Jefe de laboratorio Ingeniero de minas Capataz Operarios de maquinaria pesada (extracción y cargue)
BIBLIOGRAFÍA Atlas Copco Colombia Ltda. (2010-2014). Nuestros productos. Obtenido de http://www.atlascopco.com.co/coes/products/ Blanco A., F. (2005). Proceso de clinkerización. Lección 23. Obtenido de http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/LECCION23.Proceso.COCCION.pdf CATERPILLAR. (2008). Metso minerals . Obtenido de http://lib.hpublication.com/publication/82673541/ Coloma Álvarez, G. (Julio de 2008). LA CAL: ¡Es un reactivo químico! Chile. Guerrero H., C. (mayo-agosto 2001). Rocas Calizas: Formación, ciclo del carbonato, propiedades, aplicaciones, distribución perspectivas en la Mixteca Oaxaqueña . Temas de ciencia y tecnología, No. 14 volumen 5 , 314. Osorno Henao , H., & Darío Zapata, R. (2012). MITOS Y REALIDADES DE LAS CALES Y ENMIENDAS EN COLOMBIA. Obtenido de Universidad Nacional de Colombia sede Medellín: http://www.bdigital.unal.edu.co/6834/1/Mitos_y_realidades_de_las_cales_y_ enmiendas_en_Colombia_%5BTesis_HOH2012%5D.pdf Pérez, A. (2012). Fical, Forum Ibérico de la Cal . Obtenido de http://www.fical.org/index.php?option=com_content&view=article&id=51&Ite mid=278#4crusher/trituradora-de-mandibula.html Porta, G. (Febrero de 2014). Diseño de una planta para la producción de cal. Universidad Nacional del Centro del Perú. Obtenido de http://www.slideshare.net/groverporta/diseo-de-una-planta-para-laproduccin-de-cal PRACTICAL ACTION . (Febrero de 1995). DISEÑOS DE HORNOS DE CAL . Obtenido de http://www.cd3wd.com/cd3wd_40/cd3wd/Technical%20Briefs/Spanish%20T echnical%20Briefs/KnO-100054_desenos_de_hornos_de_cal.pdf Taiwan Turnkey Project Association. (s.f.). PLANTA DE PRODUCCION DE CAL HIDRATADA Y CAL VIVA. Obtenido de http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=101&fdname=CHE MICAL+MATERIAL&pagename=Planta+de+produccion+de+cal+hidratada+ y+cal+viva Unidad de planeación minero energética, R. d. (31 de Marzo de 2014). Resolución No.125 . Obtenido de http://www.upme.gov.co/Normatividad/Upme/2014/0125_2014.pdf
XSM. (2000-2012). Minins and construction . Obtenido de http://molinodebola.org/Aggregate-Processing/bandas-de-transportador.html XSM. (2000-2012). Minins and Construction . Obtenido de http://molinodebola.org/Stone-
RECOLECCIÓN DE DATOS ECONÓMICOS ESPECÍFICOS a) Estimación de costos de producción MATERIAS PRIMAS E INSUMOS Piedra caliza Gas natural Agua COSTO TOTAL
COSTO ANUAL $141’242.400 $100’000.000 $100’000.000
$341.242.400
Para producir una tonelada de cal hidratada el costo es de $568.634. El precio de una tonelada de piedra caliza es de $13.078, los costos de agua y gas natural fueron supuestos de acuerdo a los valores de los servicios industriales en Bogotá. El porcentaje de aumento de costo de materia prima se estimó así para 5 años.
Año 1: 2% Año 2: 2,20% Año 3: 2,50% Año 4: 2,60% Año 5: 3,12%
En la siguiente tabla se muestran los costos indirectos de fabricación proyectados a 5 años. DESCRIPCIÓN
AÑO1
AÑO2
AÑO3
AÑO4
AÑO5
Servicio de Agua y Alcantarillado
100.000.000,00
100.000.000,00 100.000.000,00
100.000.000,00 100.000.000,00
Servicio de Gas
100.000.000,00
100.000.000,00 100.000.000,00
100.000.000,00 100.000.000,00
Servicio de Energía
80.000.000,00
80.000.000,00 80.000.000,00
80.000.000,00 80.000.000,00
Servicio de Internet
600.000,00
600.000,00 600.000,00
600.000,00 600.000,00
Servicio de Telefonía Fija
600.000,00
600.000,00 600.000,00
600.000,00 600.000,00
Impuestos
90.385.000,00
90.385.000,00 90.385.000,00
90.385.000,00 90.385.000,00
Papelería
1.200.000,00
#N/A
1.080.000.000,00
Seguros
1.200.000,00 1.200.000,00
1.200.000,00 1.200.000,00
1.080.000.000,00 1.080.000.000,00
1.080.000.000,00 1.080.000.000,00
-
Capacitación de Empleados DEPRECIACIONES
-
INTERESES FINANCIEROS
93.372.832,61
TOTAL
1.546.157.832,61
-
-
-
-
-
-
-
-
33.818.714,20 33.818.714,20
33.818.714,20 33.818.714,20
93.372.832,61 93.372.832,61 1.579.976.546,81 1.579.976.546,81
-
-
1.486.603.714,20 1.486.603.714,20
b) Utilidades Se estima que el incremento en la utilidad sea del 5% para los primeros tres años, 6% y 7% para el cuarto y quinto año respectivamente. Para conocer las utilidades de la planta, se deben conocer datos, como:
El presupuesto de ventas es proyectado a 5 años, con datos de las unidades y el precio de venta, por lo que se tiene:
DESCRIPCI N Cal hidratada TOTAL UNIDADES PRECIO DE VENTA UNITARIO TOTAL EN PESOS
A O1 6000
A O2 6540
A O3 7194
A O4 7985
A O5 8864
TOTAL 36.583
6.000
6.540
7.194
7.985
8.864
36.583
650.000
670.085
689.853
729.864
757.599
3.497.400,24
3.900.000.000
4.382.355.900
4.962.798.939
5.828.211.818
6.715.149.092
25.788.515.749
El presupuesto de costo de ventas, donde se presupuesta la compra de materiales directos, el presupuesto de mano de obra directa, y el presupuesto de gastos indirectos son el punto de partida para la preparación del presupuesto de costo de ventas. El inventario final deseado y el inventario inicial estimado son combinados con esta información para determinar el presupuesto del costo de lo vendido.
DESCRIPCIÓN INV. INICIAL DE MATERIA + PRIMA
AÑO1
AÑO2 0,00
11.623.869,56
AÑO3
AÑO4 0,00
AÑO5 0,00
0,00
+ MATERIAS PRIMAS
153.167.828,34
156.537.520,56
160.450.958,58
164.622.683,50
169.758.911,23
+ MANO DE OBRA DIRECTA
300.672.000,00
306.839.145,60
312.908.804,40
318.882.151,08
324.762.593,16
+ COSTOS IND. FABRICACIÓN
1.546.157.832,61 1.579.976.546,81 1.579.976.546,81 1.486.603.714,20 1.486.603.714,20
- INV. FINAL DE MATERIA PRIMA 11.623.869,56 COSTO DE ARTICULOS DISP. = PARA LA VENTA 1.988.373.791,39 2.054.977.082,54 2.053.336.309,79 1.970.108.548,78 1.981.125.218,58
INV. INICIAL DE PRODUCTOS + TERMINADOS INV. FINAL DE PRODUCTOS - TERMINADOS
94.684.466,26
= COSTO DE VENTAS
1.893.689.325,13 1.952.650.976,88 1.951.134.377,02 1.872.089.164,46 1.882.557.756,24
- 300,00 102.326.405,66
327,00
359,70
399,27
102.202.259,76
98.019.744,02
98.567.861,61
El presupuesto de gastos de administración, son los trabajadores en la parte administrativa.
DESCRIPCIÓN
AÑO1
AÑO2
AÑO3
AÑO4
AÑO5
Contador Servicios generales Recepcionista 0 0 DEPRECIACIONES GASTOS PREOPERATIVOS TOTAL
16.800.000,00
17.319.120,00
17.830.034,04
18.332.841,00
18.827.827,71
15.456.000,00
15.933.590,40
16.403.631,32
16.866.213,72
17.321.601,49
15.456.000,00 30.906.666,67
15.933.590,40 30.906.666,67
16.403.631,32 30.906.666,67
16.866.213,72 11.720.000,00
17.321.601,49 11.720.000,00
4.652.200,00
4.652.200,00
4.652.200,00
4.652.200,00
4.652.200,00
83.270.866,67
84.745.167,47 86.196.163,34 68.437.468,44 69.843.230,69
El presupuesto de gastos de ventas, son los trabajadores en la parte de ventas.
DESCRIPCIÓN
AÑO1
AÑO2
AÑO3
AÑO4
AÑO5
Asesor comercial
45.360.000,00 46.761.624,00
48.141.091,91 49.498.670,70
50.835.134,81
Director comercial
164.160.000,00 169.232.544,00
174.224.904,05 179.138.046,34
183.974.773,59
Ejecutivo de cuenta
72.960.000,00 75.214.464,00
77.433.290,69 79.616.909,49
81.766.566,04
3.600.000,00 3.711.240,00
3.825.917,32 3.944.138,16
4.066.012,03
Publicidad Anual Licencias
-
-
-
-
-
Otros
-
-
-
-
-
110.000.000,00 110.000.000,00 0
-
TOTAL
110.000.000,00 110.000.000,00 -
396.080.000,00 404.919.872,00
-
-
413.625.203,96 422.197.764,69
110.000.000,00 430.642.486,47
Finalmente, el margen de utilidades se estableció con respecto a los últimos 5 años, donde se muestra que la utilidad bruta en ventas es favorable para la planta puesto que se mantiene un aumento. A su vez, se obtiene tres tipos de utilidades, las cuales se calculan de la siguiente forma:
Ventas – Costo de ventas = UTILIDAD BRUTA EN VENTAS. Utilidad bruta en ventas – gastos de administración – gastos de ventas = UTILIDAD O PÉRDIDA OPERACIONAL.
Utilidad o pérdida operacional – impuesto de renta = UTILIDAD O PÉRDIDA DEL PERIODO.
DESCRIPCIÓN
AÑO1
AÑO2
AÑO3
AÑO4
AÑO5
VENTAS
3.900.000.000,00 4.382.355.900,00 4.962.798.938,96 5.828.211.817,93 6.715.149.092,38
-
COSTO DE VENTAS
1.893.689.325,13 1.952.650.976,88 1.951.134.377,02 1.872.089.164,46 1.882.557.756,24
=
UTILIDAD BRUTA EN VENTAS
2.006.310.674,87 2.429.704.923,12 3.011.664.561,93 3.956.122.653,47 4.832.591.336,15
-
GASTOS DE ADMINISTRACIÓN
83.270.866,67
84.745.167,47
86.196.163,34
68.437.468,44
69.843.230,69
-
GASTOS DE VENTAS UTILIDAD O PERDIDA OPERACIONAL
396.080.000,00
404.919.872,00
413.625.203,96
422.197.764,69
430.642.486,47
= =
IMPUESTO DE RENTA UTILIDAD O PERDIDA DEL PERIODO
1.526.959.808,20 1.940.039.883,66 2.511.843.194,63 3.465.487.420,34 4.332.105.618,98 503.896.736,71
640.213.161,61
828.908.254,23
1.143.610.848,71 1.429.594.854,26
1.023.063.071,49 1.299.826.722,05 1.682.934.940,40 2.321.876.571,63 2.902.510.764,72
c) Mercados (oferta y demanda presente y futura, usos actuales, usos nuevos, hábitos presentes de los comparadores, carácter, ubicación y número de posibles consumidores).
Producción y consumo de cal: presente y futuro en Colombia
Tabla 1. Producción de cal en Colombia. Tomado de Tomado de (Dane, 20082012).
Tabla 2. Consumo de cal en Colombia. Tomado de (Dane, COLOMBIA MATERIAS PRIMAS, MATERIALES Y EMPAQUES CONSUMIDOS Y COMPRADOS SEGUN TIPO DE ARTICULO 2008-2012, 2002-2012)
Aplicaciones de la cal: La cal viva puede estar granulada, molida, apagada, lechada de cal, entre otras. Las diferencias en las aplicaciones, de cada una de las anteriormente nombradas, están en la forma de alimentación de la cal que cada proceso requiere, dado el aprovechamiento que se quiera obtener de ella, en cuanto al valor alcalinizante que se requiera y pueda desarrollar (Coloma Álvarez, 2008). Según (Guerrero H., mayo-agosto 2001) las ¾ partes de tonelaje anual de cal se emplea como compuesto químico básico de la industria. La cal estimula la producción del suelo, disminuyendo la acidez y proporcionando nutrientes. En construcción se usa como agregado para el concreto. La dolomita se usa como material refractario para revestimiento de hornos. Se usa también en procesos metalúrgicos como fundente, en la fabricación de pulpa de papel, en procesos de neutralización de ácidos, como relleno de muchos productos comerciales. Uno de los usos más importantes es en la fabricación de cemento. En la fabricación de alambre y acero, en el tratamiento de minerales de oro y plata, en la refinación del cobre y el plomo. En la purificación de agua, en el tratamiento de aguas residuales. También se usa en la refinación de azúcar y de petróleo, en la fabricación de hidróxido de sodio, vidrio, insecticidas, carburo de calcio, polvos de blanqueo, artículos de piel, barnices, magnesio.
También se usa para la producción de etilenglicol, para evitar la putrefacción, para abatir la contaminación del aire ya que esta desulfuriza los gases que salen de las plantas industriales. En la fabricación de fosfato monocálcico que se usa en polvos de hornear. Se usa también para reducir la corrosión de equipos de las industrias fruteras neutralizando ácidos cítricos. Además es un preservativo ablandador de la materia prima, para la fabricación de gelatina (Godoy M., Mendoza R., & Otros, 2006). Consumidores
En Colombia la cal es usada principalmente en la producción de cemento, jabón, acero, caucho, productos farmacéuticos, barniz, insecticidas, alimentos para planta, alimentos para animales, papel, yeso, entre otros (Solano T., 2011). Se espera llegar principalmente a las cementeras de Boyacá, ya que ésta es una de las industrias que mas consume nuestro producto. Dentro de ellas se encuentra Holcim, Cementos del Oriente S.A. y Colconcretos. También se podría cubrir la demanda de Argos y Cemex que se encuentran ubicadas en Cundinamarca. También se cuenta con la industria dedicada a la fabricación de alambre y acero, en el tratamiento de minerales de oro y plata, en la refinación del cobre y el plomo, aquí su mayor representante es Acerias Paz del Río, aunque hay empresas mas pequeñas que también pueden ser clientes potenciales.
d) Competencia En Boyacá se encuentran las siguientes empresas, las cuales entran a ser la principal competencia en nuestro proyecto:
Razón Social: CALVO ASOCIADOS S.A.S. Domicilio Social: VE POTRERO GRANDE, CHITARAQUE, BOYACÁ Forma jurídica: SOCIEDAD POR ACCIONES SIMPLIFICADA Actividad: Extracción de piedra, arena y arcillas comunes Razón Social: CALES MEDELLÍN LTDA. Domicilio Social: VE LAS CALERAS, NOBSA, BOYACÁ Forma jurídica: SOCIEDAD LIMITADA Actividad: Fabricación de cemento, cal y yeso
Razón Social: CALES BOYACÁ CALBOY LTDA 9. Domicilio Social: VE LA CARRERA, SOGAMOSO, BOYACÁ Forma jurídica: SOCIEDAD LIMITADA Actividad: Extracción de piedra, arena y arcillas comunes Razón Social: CALIZAS TIBASOSA LTDA. Domicilio Social: VE LA CARRERA ALTO LA CAPILLA, TIBASOSA, BOYACÁ Forma jurídica: SOCIEDAD LIMITADA Actividad: Extracción de caliza y dolomita Razón Social: INDUSTRIAL DE CALES Y AGREGADOS LTDA. Domicilio Social: CL 5 A 22 21, SOGAMOSO, BOYACÁ Forma jurídica: SOCIEDAD LIMITADA Actividad: Fabricación de cemento, cal y yeso
De igual manera se establecieron datos para tener características del producto, así como el proceso de producción, entre otras variables de empresas que se ubican en el país y cuentan con un amplio mercado, por lo que pueden ser una fuerte competencia, encontrando:
PROCECAL S.A.S. (PROCECAL S.A.S , 2013)
Es una empresa ubicada en Medellín, cuenta con 20 años de experiencia en el mercado colombiano, dedicada a la producción y comercialización de cales vivas e hidratas. La empresa cuenta con 7 hornos verticales de calcinación continuos, un equipo automatizado de hidratación y dos silos de almacenamiento que producen mensualmente en promedio 2000 toneladas de Cal, donde 1500 se comercializan como cal viva y el resto como cal hidrata. Su ubicación geográfica se da por el hecho de tener minas propias cerca de la planta de calcinación, con una amplia logística en la recepción de la materia prima y en la comercialización del mismo. Dentro de los clientes se encuentra: Sucromiles S.A, Empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá, empresas públicas de Medellín, empresas municipales Cuenta con una experiencia de 40 años mayor información en: http://calesboyacacalboy.co/ 9
de Cali “EMCALI”, Empresas del sector siderúrgico, químico, petrolero,
petroquímico y cuero. Dentro de los productos que maneja la empresa se encuentra: CAL VIVA IDENTIFICACIÓN: Nombre comercial: Cal viva Industrial Nombre químico: Oxido de calcio Formula química: CaO Peso molecular: 56 g/mol. Densidad:
DESCRIPCIÓN: Material resultante de la calcinación de la piedra caliza (CaCO3), en forma de gránulos blancos, homogéneos. USOS: Depuración de aguas, siderurgia y papel
ESPECIFICACIONES:
GRANULOMETRÍA:
EMPAQUE: Sacos de polipropileno de 50 kg con bolsa interior de polietileno cocidos a máquina Sacos de polipropileno de 25 kg con bolsa interior de polietileno cocidos a máquina Big Bag de polipropileno de 1000 kg
CAL VIVA DOLOMITA IDENTIFICACIÓN: Nombre comercial: Cal viva dolomítica Nombre químico: Cal dolomítica calcinada Formula química: CaO y MgO DESCRIPCIÓN: Material resultante de la calcinación de la piedra dolomita (CaMg(CO 3)2). Gránulos blancos, heterogéneos con oxido de calcio y magnesio. USOS: Industria siderúrgica para formación de escoria espumosa y protección del revestimiento refractario. También se usa en refinación y producción de matales no ferrosos como Níquel y Magnesio.
ESPECIFICACIONES:
GRANULOMETRÍA:
EMPAQUE: Cumple con el mismo empaque de la cal viva y sus tres presentaciones.
CAL PARA BLANQUEAR IDENTIFICACIÓN: Nombre comercial: Cal para blanquear Nombre químico: hidróxido de calcio Formula química: Ca(OH)2 Peso molecular: 74 g/mol. Densidad:
DESCRIPCIÓN: Es una material resultante de la humectación de la cal viva hasta satisfacer su afinidad química. Polvo blanco, finamente dividido, impalpable e inoloro. USOS: En la industria de construcción para el blanqueo de paredes y muros, plastificante de morteros y como impermeabilizante. ESPECIFICACIONES:
GRANULOMETRÍA:
EMPAQUE: Sacos de papel kraft de doble capa de 10 kg. Además, la empresa cuenta con derivados de la cal para blanquear, se conocen con el nombre de: CAL HIDRATA TIPO N, se usa en la industria del cuero, acueductos y petroleras CAL HIDRATA TIPO E, se usa en Industrias químicas y tratamiento de aguas
CALCO S.A (CALCO S.A, 2014)
CALES DE COLOMBIA S.A. es una empresa industrial con más de 28 años de experiencia en el mercado colombiano (Medellín), dedicada a la explotación, procesamiento y comercialización de productos calcáreos. Contando con una buena trayectoria en el mercado colombiano, atiende sectores de la industria como el sector siderúrgico, alimentos, acueductos, papel y la industria petroquímica siendo sus principales requisitos, el cumplimiento de las características físico-químicas y la entrega oportuna de los productos. Actualmente la capacidad de producción es de 15 hornos verticales continuos, operando las 24 horas del día para un total de producción de 4.500 toneladas/mes. Dentro de los productos, se encuentra: CAL VIVA Descripción
Cal Viva, (Óxido de calcio CaO), se produce a partir de la piedra caliza seleccionada de alta pureza, con un alto contenido de carbonato de calcio, que se calcina en hornos verticales a altas temperaturas. El análisis físico químico se realiza bajo los lineamientos de la norma NTC 1398 Características Físicas Reactividad Alta .............. 40°C en 3 min Media .......... 40°C entre 3 y 6 min Baja ............. 40°C en más de 6 min
Granulometría Cal Viva entre 1 y 2 pulgadas Cal Viva entre 1 y 4 pulgadas
Transporte Proteger del agua Estar totalmente cubierto Proteger de la intemperie
Almacenamiento Almacenar en estibas (Palets)
Almacenar en un lugar ventilado y bajo sombra Lejos de fuentes de calor La rotación de los sacos en las bodegas no debe ser mayor a 15 días por cuanto es higroscópica y se hidrata.
Características Químicas (CaO) Total Min. 92.0% Min. 91.0% (Cao) Disponible Máx. 3.9% P.P.C: a 1000 °C Máx. 1.0% (MgO) Total Máx. 0.8% Residuos Insolubles en HCl Máx. 5.0% Residuos Insolubles en H2O Máx. 0.1% Contenido de S Máx. 0.5% Contenido de SiO2 Máx. 0.1% Contenido de Fe2O3 Máx. 0.1% Contenido de Al2O3 Máx. 0.1% Contenido de P CAL HIDRATA De dos tipos: TIPO N :
Características Físicas: Granulometría Máximo residuo retenido en malla 100:6% Almacenamiento: La rotación de los sacos en las bodegas no debe ser mayor a 180 días. Características Químicas
(CaO) Total (Ca(OH)2) Disponible P.P.C: a 1000 °C (MgO) Total Residuos Insolubles en HCl Contenido de S Contenido de SiO2 Contenido de Fe2O3 Contenido de Al2O3
Min. 64.0% Min. 85.0% Máx. 27.0% Máx. 1.0% Máx. 5.0% Máx. 0.1% Máx. 0.5% Máx. 0.1% Máx. 0.1%
Contenido de P
Máx. 0.1%
Tipo E:
Maneja las mismas características físicas, solo diverge en su composición: Características Químicas
(CaO) Total (Ca(OH)2 Disponible P.P.C: a 1000 °C (MgO) Total Residuos Insolubles en HCl Contenido de S Contenido de SiO2 Contenido de Fe2O3 Contenido de Al2O3 Contenido de P
Min. 70.0% Min. 93.0% Máx. 27.0% Máx. 1.0% Máx. 1.5% Máx. 0.1% Máx. 0.5% Máx. 0.1% Máx. 0.1% Máx. 0.1%
CAL AGRÍCOLA Descripción
Es un producto que se obtiene de la piedra caliza, que por ser alcalina tiene como peculiaridad ser un poderoso desinfectante de bacterias y virus nocivos para la salud, suaviza y clarifica el agua, elimina sustancias negativas y neutraliza los ácidos del agua, protegiendo las tuberías de la corrosión. Características Químicas
(Cao) Disponible (Ca(OH)2) Disponible (MgO) Residuos insolubles en HCl
Min. 60.0% Min. 80.0% Máx. 1.0% Máx. 6.0%
CARBONATO DE CALCIO Descripción
El carbonato de calcio es el principal componente de la piedra caliza. La caliza es una roca compuesta por lo menos de un 96% de carbonato de calcio (CaCO 3), con pequeñas cantidades de carbonato de magnesio, silicato de hierro y aluminio. Granulometría Malla: 25, 200 y Grano No. 2
Almacenamiento La rotación de los sacos en las bodegas no debe ser mayor a 180 días. Características Químicas
Óxido de Sílice (SiO2) Óxido de Hierro (Fe2O3) Óxido de Aluminio (Al 2O3) Carbonato de Calcio (CaCO3) Óxido de Calcio (CaO) Óxido de Magnesio (MgO)
Máx. 1.0% Máx. 0.1% Máx. 0.1% Min. 96.0% Min. 54.0% Máx. 0.1%
Pacific Stone S.A.S (Pacific Stone , 2012 )
Operación minera: Pacific Stone posee seis minas de Roca Caliza y Agregados Pétreos. La operación se desarrolla actualmente en la zona norte del país, a través de dos plantas dotadas de la más alta tecnología y equipo minero. Las plantas de producción de la compañía están situadas en las minas Guadalupe y Arrayanes, ubicadas en Turbaco y Cartagena (Bolívar), respectivamente. Minería de Calizas: Minería a cielo abierto de Calizas, utilizadas para procesos de calcinación y para la obtención de materiales para la industria de la construcción. Reservas superiores a 500 millones de toneladas de Roca Caliza. Capacidad Instalada para más de 720.000 toneladas anuales. Todas las minas tienen su respectivo título minero otorgado por la autoridad minera colombiana así como sus respectivas licencias ambientales.
Equipos y productos:
Tecnología:
La Planta de Cal de Pacific Stone, tiene la más alta tecnología, automatización e infraestructura requerida para la producción de Cal viva (CaO), a partir de la calcinación de piedra Caliza (CaCO3) en dos hornos verticales TWIN-D 11 Cimprogetti, altamente eficientes y comprometidos con la conservación del medio ambiente. Para producir Cal Viva con altos estándares de calidad, los hornos son alimentados con Calizas seleccionadas y granulometrías específicas, y cuenta con un centro de laboratorios y modernos equipos de clasificación y transporte de material granular, tipo elevadores de pared flexible y bandas transportadoras. Conscientes de la importancia de brindar soluciones a la industria, la planta de Cal cuenta con equipos de trituración, molienda, clasificación y ensacado que permite ofrecer Cal Viva, en múltiples granulometrías, de acuerdo a las necesidades de nuestros clientes. Pacific Stone comprometido con su gestión ambiental responsable, realiza la combustión de los hornos con Gas Natural, y realiza todos los procesos con modernos filtros de mangas, captadores de polvo y plantas de tratamiento para el control de emisiones atmosféricas y vertimientos industriales.
e) Inversión total La inversión del proyecto, se basa en: La inversión propia y por parte de los socios por un valor de $880.000.000. A su vez se hace necesario tomar un préstamo por parte del banco por un valor de $528.000.000, con un numero de cuotas de: 36 y una tasa de Interés cobrada por la Entidad Financiera (Efectivo Anual) de: 34,64%. Así, como la inversión de activos, donde se tiene lo siguiente: ACTIVOS
INSTALACIÓN
AÑO1
AÑO2
AÑO3
AÑO4
AÑO5
CORRIENTE CAJA – BANCOS CUENTAS POR COBRAR INVENTARIO DE MATERIAS PRIMAS INVENTARIO DE PDTO TERMINADO TOTAL ACTIVO CORRIENTE
30.391.858 1.240.918.980 2.565.956.646 4.310.131.519 6.966.028.743 10.172.313.725 0
195.000.000
219.117.795
248.139.947
291.410.591
335.757.455
0
11.623.870
0
0
0
0
0
94.684.466
102.326.406
102.202.260
98.019.744
98.567.862
30.391.858
1.542.227.316 2.887.400.846 4.660.473.726 7.355.459.078 10.606.639.041
ACTIVO FIJO TERRENOS
200.000.000
200.000.000
200.000.000
200.000.000
200.000.000
200.000.000
57.560.000
57.560.000
57.560.000
57.560.000
57.560.000
57.560.000
0
0
38.373.333
57.560.000
57.560.000
57.560.000
200.000.000
200.000.000
200.000.000
200.000.000
200.000.000
200.000.000
0
10.000.000
10.000.000
10.000.000
10.000.000
10.000.000
550.000.000
550.000.000
550.000.000
550.000.000
550.000.000
550.000.000
0
110.000.000
220.000.000
330.000.000
440.000.000
550.000.000
338.187.142
338.187.142
304.368.428
0
0
0
- DEP ACUM. M. Y EQ.
0
33.818.714
67.637.428
101.456.143
135.274.857
169.093.571
MUEBLES Y ENSERES
8.600.000
8.600.000
8.600.000
8.600.000
8.600.000
8.600.000
0
1.720.000
3.440.000
5.160.000
6.880.000
8.600.000
COMPUTADORES - DEP ACUM. COMP. EDIFICIOS -DEP. ACUM. EDIF. VEHICULOS - DEP ACUM. VEHIC. MAQUINARIA Y EQUIPO
-DEP. ACUM. M. Y ENS.
TOTAL ACTIVO FIJO
1.354.347.142 1.198.808.428
981.077.666
511.983.857
366.445.143
TOTAL ACTIVO
1.384.739.000 2.741.035.744 3.868.478.513 5.172.457.583 7.721.904.221 10.827.545.470
De esta manera la inversión total inicial ronda en un valor de $ 1’408.000.000. En el siguiente grafico se aprecia la proyección de las ventas vs los costos mostrando así el punto de equilibrio.
Por último se muestra el grafico del flujo neto del proyecto donde se aprecia una perdida para el primer año debido a la lentitud en el retorno de la inversión. Para los años siguientes empieza un incremento del flujo.
220.906.429
TABLAS DE EQUIPOS DE PROCESOS a) Tanques y recipientes Silos $11’154.458
Variables Tamaño Material de construcción Capacidad
Características Diámetro: 3000 mm Altura: 17870 mm Estructura de acero al carbón 100 m3
b) Reactores Hidratador (reactor) $40’000.000
Variables Capacidad Material de construcción Transferencia de calor
Características 50 ton/h Acero inoxidable -66.5kJ
c) Intercambiadores de calor Horno de calcinación $61’537.502
Variables Carga de calor Material de construcción
Características 530421,22 Kcal/h Cilindro de acero con revestimiento de material refractario en su interior
d) Bombas y compresores Compresor $ 12’125.850 Variables Datos técnicos Motor
Características Presión de trabajo efectiva normal: 7 bar / 102 psig Nivel de potencia acústica máx: 99 dB Capacidad de aceite: 24 L Número de cilindros: 4 Potencia a velocidad nominal: 88 kW
Dimensiones de la unidad
Velocidad del motor (nominal): 2300 rpm Longitud total con lanza de remolque ajustable/fija: 4356/3941 mm Anchura total: 1701 mm Altura total: 1611 mm
e) Instrumentos Cámara termográfica CA1886-150010 $16.644.275 Variables Características del detector
Medida temperatura Imagen térmica Generalidades
Características Detector: 160 x 120 Tipo: Microbolómetro UFPA, 8- 14 μm Frecuencia: 50 Hz Sensibilidad (N.E.T.D): 0,1 °C a 30 °C Rango de temperatura estándar: -20 °C a +1500 °C Precisión: ±(2 °C + 2 %) Campo de visión: 20° x 15° Distancia mín: enfoque10 cm Enfoque: Manual Batería: Autonomía: 3 h (uso en continuo) Memoria: 1.000 (formato radiométrico) en 250 carpetas Pantalla: 3,5 pulgadas orientable
f) Equipos especiales Perforadora11 $59’268.639
Variables Diámetro de la herramienta Longitud de trabajo de la herramienta Número de golpes Presión de servicio
Características 150mm 665 mm 300-600 gpm 60-180 bares
Trituradora de mandíbula http://www.pce-instruments.com/espanol/instrumento-de-medida/medidor/camara-termograficachauvin-arnoux-group-c_mara-termogr_fica-ca1886-1500-det_296878.htm?_list=kat&_listpos=9 10
11
http://www.mascus.es/construccion/martillos-hidraulicos/atlas-copco-hb-2200/ev6qgwhj.html
$ 15’705.285 Variables Tamaño de abertura para suministro de materiales (mm) Tamaño de suministro de materiales máx. (mm) Rango de ajuste de abertura de descarga (mm) Capacidad (T/H) Potencia de motor eléctrico (Kw) Dimensiones generales (mm)
Características 400×250 210 20-80 5-20 15 1450×1315×1296
Banda transportadora $ 436.774 Variables Ancho de banda (mm) Velocidad de banda (m/s) Capacidad (T/H)
Características Longitud de banda (m)/Potencia(Kw): ≤12/2.2
1.25-2.0 30-60
Zaranda vibratorias inclinadas $ 464.653 Variables Tamaño de zarandas Potencia Peso
Características 1.5 x 4 m 15 kW 2.8 - 5 ton
Molino de bolas $ 55’502.999 Variables Velocidad de rotación Tamaño de alimentación Capacidad Potencia Peso
Características 36 rpm 0-20mm 1.2-3.7 t/h 37kW 12,5 t
Criba $ 49’995.824 Variables Peso Dimensiones de transportes
Características Aproximadamente 9 toneladas 2,55mx2,68mx6,80m
Potencia Combustible Volumen de recepción de la tolva Altura de la carga (Tolva)
61kW Diesel 2,50m3 2,70m
Empacadora automática12 $ 18’516.971 Variables el método de medición precisión de embalaje medición de la velocidad forma de embalaje la presión de aire Energía tamaño de material temperatura de trabajo Max- potencia el consumo de gas dimensión total mm peso propio Embalaje producto dispositivo de alimentación embalaje de número de la boca sistema de pesaje bolsas de vacío de alimentación material de la bolsa de descarga cada bolsa de peso de los envases
Características Doble- boca de peso bruto 1% 350-700bag/h la boca de la válvula 0.5 mpa 220v 50hz < 5mm Max 45 ° C humedad relativa: 95% 0.2kw 1.4m2/min 1300.1270*2000 de unos 1200 kg de polvo seco de materiales de automatización que sopla cada uno cerca de 4 bolsas/minutos la pantalla digital de tipo manual Automática 25-50 kg
Ciclón $ 1’859.076 Variables 12
Características
http://spanish.alibaba.com/product-gs/professional-powder-packing-machine-machine-packaging1961885220.html
500 m3/h 53 kg
Flujo Peso
COMERCIALIZACIÓN a) Ventas y servicios de ventas (métodos de venta y distribución, propaganda requerida, servicios técnicos requeridos).
Logo de la empresa
Estrategia de ventas
Se utilizará una página web para dar a conocer la empresa y los productos que se ofrecen. También se hará un portafolio de productos mediante el cual los clientes encuentren información técnica y de contacto. La estrategia de ventas se verá orientada a atraer cementeras e industrias que requieran cal viva o hidratada en cantidades significativas dentro de sus procesos. Inicialmente se espera cubrir la demanda del municipio de Nobsa, Boyacá y sus alrededores pero el ideal es ampliar esa demanda. Como estrategia de lanzamiento se pretende dar un precio económico (promoción) para el primer mes con el fin de tomar mercado y dar a conocer la calidad de nuestros productos. Además se pretende llevar el producto hasta el lugar donde el cliente lo necesite para generar confianza, así como una política de devoluciones que le a los clientes garantías sobre nuestro producto. El uso de obsequios (artículos de publicidad como esferos, agendas, llaveros, entre otros) para los clientes principales o dar un obsequio pequeño por la compra de una determinada cantidad de producto.
El uso de redes sociales será parte importante de esta estrategia puesto que hoy en día es una herramienta para la comercialización de productos. También se pretende participar en ferias y eventos relacionados con esta área de la industria con el fin de darnos a conocer y poder llegar a otros departamentos. Finalmente después de generar confianza y seguridad esperamos que las referencias de nuestros clientes nos abran más puertas y nos den paso a nuevos mercados. Distribución
Como se nombró anteriormente la distribución se hará a domicilio, ya que debido a la ubicación de la planta para algunos clientes pueda ser difícil el acceso, por lo que se hace necesaria la entrega en el lugar que el cliente necesite el producto. Cabe aclarar que dependiendo de la cantidad este servicio puede generar un costo adicional, ya que el costo del acarreo puede llegar a disminuir la utilidad de la venta representativamente si esta es muy pequeña. Por esta razón se determinaría una cantidad mínima en la que no se genere un costo adicional llamando la atención del cliente a comprar mínimo ese valor con el fin de no cobrar el domicilio y asegurar una venta mayor.
Propaganda requerida
En el numeral de estrategia de ventas se determinó el uso de una página web, material publicitario como esferos, agendas, llaveros, pisapapeles y calendarios que tengan el logo de la empresa. El portafolio de servicios o brochure, que contendrá información técnica de nuestro producto y los medios de contacto.
Servicios técnicos
En este caso los servicios técnicos están relacionados con la caracterización del producto, es decir, el cliente no requiere un servicio técnico, ya que previo a la compra ya se han aclarado las características del producto. En caso de que el producto no cumpla con las especificaciones de calidad, el producto se recoge y se examina cuidadosamente para determinar las posibles causas y corregir errores, obviamente se le dará un manejo a esta clase de situaciones pero los servicios técnicos no están relacionados directamente con el cliente.
b) Condiciones de envío del producto (recipientes y restricciones). El producto se empacará en bolsas de polipropileno en presentación de 25 y 50 kg. Etiqueta blanca-negra de sustancia corrosiva. No transporte con sustancias explosivas, sustancias que en contacto con el agua desprenden gases inflamables, radioactivas, ni alimentos (bcalco). c) d) e) f) g)
La rotación de los sacos en bodegas no debe ser mayor a 180 días. Almacenar sobre estibas en lugares ventilados, frescos y secos. Lejos de fuentes de calor e ignición. Sacos debidamente sellados, rotulados y en buen estado. Almacenar en el área correspondiente a corrosivos (Procecal). Usar siempre protección personal así sea corta la exposición o la actividad que se realice con el producto. Mantener estrictas normas de higiene, no fumar, ni comer en el sitio de trabajo. Usar las menores cantidades posibles. Conocer en dónde está el equipo para la atención de emergencias. Leer las instrucciones de la etiqueta antes de usar el producto. Reducir al mínimo la generación y acumulación de polvo. Evitar el contacto con la ropa y otros materiales combustibles. Lugares ventilados, frescos y secos. Lejos de fuente de calor, ignición y de los rayos directos de sol. Separar de materiales incompatibles.
c) Situación de la patente y restricciones legales En este caso no hay una patente, por lo que ya es un proceso común y comercial. Las distinciones están en la forma de hidratación y el horno que se utilice ya que estos son diseñados y mandados hacer de acuerdo a los requerimientos.
LOCALIZACION, CONSTRUCCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA a) Distribución de la planta de proceso (almacenamiento, laboratorios, vestuario, transporte). En el esquema se tuvo en cuenta la distribución por proceso pues que se cuenta con un producto en curso (cal viva) para su posterior aprovechamiento en otro producto (cal hidrata), el recorrido es de manera secuencial puesto que cada operación unitaria necesita de una previa. De esta forma: Se reduce el manejo de material, mejorando el proceso. Un uso efectivo de mano de obra: - Se seleccionó la cantidad mínima requerida de personal en las áreas de operación de planta, - Ubicación de una zona de control frente a la planta, siendo este un sitio estratégico para estar al tanto de cualquier falla y obtener visión de todo el proceso, - La zona administrativa se encuentra alejada para no tener contando con el polvillo que se pueda generar en planta, obteniendo bienestar. Mayor control del proceso de planta Reduce tiempo de transporte por la proximidad de la mina y la fácil obtención de la materia prima El área de suelo ocupado es mínima puesto que los equipos se ubican de manera vertical , teniendo un menor uso de terreno Las operaciones son continuas para disminuir distancias entre cada proceso, teniendo una circulación mínima. Se tiene un límite de área para cada proceso Se muestra un proceso automatizado por lo que se requiere menor mano de obra, instalando un puesto de control el cual es manejado por el ingeniero de planta a distancia donde se puede apreciar las variables de los equipos por medio de una computadora.
Además…
Se ve un flujo vertical donde la entrada y la salida son a distinto nivel siendo la entrada en la parte superior y la salida en la parte inferior, aclarando que la distancia de la parte superior a la inferior es de 5 metros aproximadamente. Lo cual es beneficioso en el aprovechamiento de espacio y en la disposición de los equipos. La empacadora es automática por lo que solo sea hace necesario la presencia de un trabajador en la zona, el cual se encarga de poner las bolsas en la misma, la
cual viene fijada con el peso y se rota según el producto que se esté empacando ya se cal viva e hidrata. En la zona de descargue se encuentra un peso que tiene calibrado el peso del camión con lo que se tiene la medida exacta de la materia prima. BOSQUEJO DE LA PLANTA
De manera más detallada, el área de planta:
En la siguiente imagen se puede observar de manera más detallada el área de oficinas y de bienestar de los empleados: El primer piso se encuentra:
Una cafetería Una zona de descanso Un baño y zona de vestuario para los empleados de planta Área de laboratorio (calidad)
En el segundo piso:
Área administrativa Área de control, el cual se situá en frente de la planta obteniendo una panorámica del proceso Con su respectivo baño
Las dimensiones son las siguientes: El área total es de aproximadamente una hectárea, la división del terreno se da de la siguiente manera:
El área de la planta es es de 375 m 2, donde el primer piso tiene un área de 221 m2 y el segundo de154 m 2 las dimensiones de pisos varían como se muestra en las imágenes, según la disposición de equipos. El área de recepción de materia prima es de 40 m2, con campo suficiente para que entre un camión tolva con la carga y pueda ser descargado sin problema alguno. El área de parqueo se ubica en el primer piso, cerca al producto final para ser despacho por los camiones, esta área cuenta con 80,34 m 2: puede albergar máximo 4 camiones. El área de oficinas es de dos pisos como se muestra anteriormente y cuenta con un tamaño de 11 × 14; lo que representa 154 m 2 Las vías de acceso a la empresa, tienen un ancho de 3 metros por donde se puede mover los camiones y vehículos de los trabajadores.
b) Planos detallados para la construcción construcción de equipos Criba
Tomado de Backers: http://backers.de/sites/default/files/technisches_Datenblatt_2ha_spanisch.pdf
Hidratador
Tomado de cimprogetti: (http://www.cimprogetti.com/html/hidratacion_de_cal.htm
Ciclón
Tomado de Nederman: (http://www.nederman.es/products/cyclones/~/media/ExtranetDocuments /PublishedTechnicalLeaflet/150246_Cyclone%20NC500_2500.ashx)
Tomado de Nederman:http://www.nederman.es/products/cyclones/~/media/Extranet Documents/PublishedTechnicalLeaflet/150246_Cyclone%20NC500_250 0.ashx
Horno
Tomado de cimprogetti: http://www.cimprogetti.com/html/calcinacion_de_piedra.htm Zarandas
Tomado de Ferreyros: http://lib.hpublication.com/publication/f56005d7/ Empacadora
Tomado de Alibada: http://spanish.alibaba.com/product-gs/professional-powderpacking-machine-machine-packaging-1961885220.html
c) Diagramas de tuberías Para el diagrama de tuberías se calcularon las perdidas correspondientes a los accesorios que son dos codos y la expansión y contracción gradual. También se determinó la caída de presión
= 0,528 /ℎ = 0,8939 / =14,833∗10−/ 1000 0,528 ∗ 591 1 ℎ = 0,8938 / = ℎ = 0,16 /
Tamaño de la tubería 1 ½ cedula 40 acero L=1,3 m
= 40,9 = 48,3 =1,314∗10− =4,6∗10− = 1,3 =31,78 0,0409 = 30 90° =30∗2=60 0,16/− = 121,77 = = 1,134∗10 121, 7 7 = = 755,76 2 2∗9,81/ ∗0,0409 ∗0,89389 / 121, 7 7 = = =300139,78 14,833∗10− / = 0,0409− =8891,3 4,6∗10 = 0,012 = 0,021 1 12 Para expansión gradual
3 = 48,3
4 = 126 4 = 126 = 2,65 3 48,3 2= 20° 2= 0,305
Para contracción gradual
1 = 140 2 = 48,3 1 = 140 =2,9 ó á 2 48,3 2= 20° 1= 0,048 ó
Perdidas
ℎ = ()2+ ( )2+12+22 ℎ =0,012∗31,78∗755,76+0,021∗60∗755,76+0,305∗755,76 +0,048∗755,76 ℎ =2006,59 Caída de presión 12=ℎ =15,68 ∗2006,59 = 31463,33 = 31,46 1 = 2+31,46 = 132,79
d) Riesgos de las unidades de procesos PROCESO PRODUCTIVO El mantenimiento es pieza clave en la empresa y empieza con la inspección de la infraestructura, donde se debe hacer una revisión contante de paredes, techos y pisos. Previniendo grietas y/o hundimientos que puedan hacer que la infraestructura se caiga o pierda inestabilidad. Este proceso es por parte de todo el personal que esté al servicio de la empresa. La producción de cal viva tiene varios puntos de emisión de contaminantes a la atmósfera. Los procesos de trituración, clasificación y calcinación son las actividades principales de éste tipo de empresas. De esta manera se encuentra factores de emisión por parte del horno; donde se encuentra: PST13, PM1014 , NOX, CO y SO2, de esta manera nos muestra la importancia de llevar un control de las emisiones que son generadas en los hornos debido a la reacción que allí ocurre a elevadas temperaturas, alcanzando 1500°C. Los factores de Emisión para Trituración en producción de cal generar un mayor impacto en la última trituración, puesto que el polvo que queda del producto es más fino generando mayor acumulación del mismo. Por lo mencionado el principal riesgo que se presenta es debido al material particulado que surge en el proceso de producción de cal, ya que se maneja un tamaño pequeño, acarreando un problema de gran envergadura provocando en el caso más extremo una explosión, por lo que cada mes se debe hacer una exhaustiva limpieza de todos los equipos previniendo cualquier riesgo. A su vez, para mantener el control dentro del proceso se hizo necesario el uso de un ciclón, los cuales usan el principio de la fuerza centrífuga para remover el material particulado. En un ciclón, el flujo contaminante es forzado a un movimiento circular. Este movimiento ejerce fuerza centrífuga sobre las partículas y las dirige a las paredes exteriores del ciclón. Las paredes del ciclón se angostan en la parte inferior de la unidad, lo que permite que las partículas sean recolectadas en una tolva. El aire limpio sale del ciclón por la parte superior de la cámara, pasando por un espiral de flujo ascendente o vórtice formado por una espiral que se mueve hacia abajo. Lo cual presente ventajas:
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Bajos costos de capital.
Partículas suspendidas totales Material particulado menor a 10 micrómetros
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Falta de partes móviles, por lo tanto, pocos requerimientos de mantenimiento y bajos costos de operación. Caída de presión relativamente baja (2 a 6 pulgadas de columna de agua), comparada con la cantidad de MP removida. Las limitaciones de temperatura y presión dependen únicamente de los materiales de construcción. Colección y disposición en seco Requisitos espaciales relativamente pequeños
Se presentan dos reacciones: Una endotérmica en el proceso de calcinación con 4 GJ/t de cal producida a temperaturas que están en el rango de 1200-1300°C y una exotérmica en la hidratación desprendiendo -66,5 kJ a una temperatura entre 90 y 99°C, las variables deben ser controladas para la obtención de la cal. De esta forma el calor total requerido para calcinación, por tonelada de cal producida, puede dividirse en dos partes: calor sensible para elevar la roca a la temperatura de descomposición, y el calor latente de disociación. Este cambio se da a los 900°C, donde aproximadamente 1,4 GJ son para el calor sensible y de 2,7 GJ para el calor latente. Por lo que cerca del 40% es calor sensible y el resto latente de descomposición. A su vez las altas temperaturas a la salida del horno pueden producir problemas de choques térmicos dentro de la estructura, corrosión entre las conexiones. Se propone un mantenimiento predictivo en el horno a través de una cámara termografía, ya que esta puede leer valores de temperaturas elevados y predecirme fallas que pueden ser solucionadas a tiempo y que no son perceptibles al ojo humano, sin recurrir a un mantenimiento correctivo que suelen ser más costosos puesto que implica el cambio de una parte del equipo. Las fugas son un punto vital en varios equipos, de esta forma se puede tener perdida de material y se pueden presentar en diferentes equipos:
Los intercambiadores de calor por el flujo de vapor generando incrustaciones y corrosión En sistemas de uso de combustible como el horno previniendo explosiones. En el hidratador puesto que la lechada de cal se hace con agua
Las bandas transportadoras son susceptibles a sufrir daños: se debe hacer una limpieza de la banda, cuidarla del impacto en la caída de material instalando barras de impacto, se debe controlar la alineación, problemas de deslizamiento, problemas de polvo.
