índice 1. Introducción 1. Introducción 2. Cemento portland 3. Proceso 3. Proceso de fabricación del cemento 3.1. Obtención materias primas 3.2. Preparación de las materias primas 3.3. Molienda de crudo 3.4. Cocción en el horno rotativo 3.5. Molienda de cemento (clinker + adiciones)
4. Tipos de cemento 4.1.tipos de cemento portland 4.2.tipos de cemento especiales cemento portland blanco
5. Almacenamiento 5. Almacenamiento 6. Fabricas del cemento. 7. Conclusiones 7. Conclusiones 8. Anexos 8. Anexos 9. Bibliografía 9. Bibliografía
1. INTRODUCCIÓN El cemento se inventó hace aproximadamente 2000 años por los romanos, de forma totalmente fortuita, como ha ocurrido con otros inventos. Al hacer fuego en un agujero recubierto de piedras, consiguieron deshidratar y descarbonatar parcialmente las piedras calcáreas o el yeso, convirtiéndolas en polvo que se depositó entre las piedras. Al llover, dicho polvo unió las piedras entre sí. Los egipcios utilizaron un cemento fabricado con yeso impuro calcinado, que sirvió para unir los bloques de piedra en la construcción de las pirámides. El secreto de la durabilidad del cemento se perdió y en la Edad Media tan solo fue posible fabricar cemento de mediana calidad. En 1756, Smeaton descubrió que los mejores cementos se obtenían al mezclar caliza con un 20- 25% de materia arcillosa. En 1845, Johnson fijó las proporciones de materias primas a utilizar, así como la temperatura de cocción, con lo que se asistió al inicio de la industria de cemento Portland. Dicho nombre le fue dado por su similitud con la piedra de Portland. Actualmente, hay tres procesos de fabricación de cemento que utilizan hornos rotativos desarrollados en Inglaterra en 1855: vía seca, vía seca con pre-calentamiento / precalcinación y vía húmeda.
OBJETIVOS.
El desarrollo de este trabajo me permite conocer y estudiarlos los distintos métodos o procesos de la fabricación del cemento, ya que este es uno de los principales materiales de construcción que será utilizado en las distintitas obras que construiremos en el futuro el el desarrollo de muestro ejercicio profesional. También con el desarrollo de este trabajo tengo como objetivo conocer las diferentes los ingredientes o materias que forman parte de los componentes para la elaboración del cemento.
2. CEMENTO PORTLAND. El cemento Portland es llamado así puesto que tiene un parecido con una piedra natural que se encuentra en Inglaterra, precisamente en Portland, se le denomina aglomerante hidráulico ya que es capaz de desarrollar todas sus propiedades en presencia del agua como son el Fraguado y Endurecimiento. La definición es la misma que tiene el cemento Actual.
3. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO La materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y dependiendo de la dureza y ubicación del material, el sistema de explotación y equipos utilizados varía. Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos de crudo. La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en donde se produce el Clinker a temperaturas superiores a los 1500 °C. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el Clinker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas. El Clinker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente
El cemento se fabrica a partir de una mezcla de clinker y yeso que actúa como controlador de fraguado. Además se le pueden añadir otro tipo de adiciones activas como cenizas volantes, escorias de alto horno, caliza, humo de sílice o puzolanas. El proceso de fabricación consta de 6 etapas importantes 3.1.
Obtención materias primas
Las materias primas para la fabricación de clinker son dos principalmente: - - Un aporte de carbonato: generalmente calizas o margas. Son las encargadas de aportar el CaO que luego reaccionará en el horno para formar los silicatos que son los componentes realmente activos en el clinker. - - Un aporte de fundentes: generalmente arcillas o pizarras. Son las encargadas de aportar los óxidos que funcionan como fundentes y que contribuyen a la formación de fase líquida en el horno facilitando las reacciones. Estos materiales se extraen mediante perforación y voladura de una cantera que generalmente se encuentra en las proximidades de la fábrica. Una vez realizado el arranque el material sufre una primera trituración y es transportado a las instalaciones de la fábrica. . •
•
3.2.
Preparación de las materias primas
Uno de los factores más importantes en la fabricación del clinker es la alimentación del horno con un material de composición homogénea. Para conseguir esto el material sufre un proceso de prehomogeneización en unas grandes pilas formadas por capas que luego se cortan en sentido transversal. La materia prima para la fabricación del clinker debe de tener un porcentaje determinado de cada uno de los óxidos y suele ser necesario el aportar adiciones correctoras de la composición (ferrita, magnetita, alúmina, sílice, caliza,etc). 3.3.
Molienda de crudo
El material aportado al horno debe ser finamente molido con la ayuda de molinos, generalmente verticales. El resultado de esta molienda es un material que recibe el nombre de harina o crudo que es almacenado en unos silos dotados de un sistema de homogeneización neumática.
3.4.
Cocción en el horno rotativo
El crudo es introducido a través de un intercambiador de calor compuesto por ciclones, en el cual el material, al descender a contracorriente con los gases que salen del horno, se calienta hasta alcanzar una temperatura de unos 600 ºC a la entrada del mismo. Una vez en el horno, el material sufre una serie de reacciones a altas temperaturas (1500ºC) para formar los componentes básicos del clinker que le van a conferir sus propiedades (C3S, C2S, C3A y C4AF). El clinker, a la salida del horno, debe sufrir un rápido enfriamiento con el fin de que no se reviertan las reacciones que acaban de producirse. Este proceso se hace mediante aire que se calienta y posteriormente se utilizará en la combustión. El aporte calorífico del horno se realiza mediante la combustión en el mechero de combustibles, principalmente coque de petróleo. No obstante, hoy en día, muchas fábricas
valorizando así los mismos y evitando los posibles daños al medio ambiente que su almacenamiento provoca. Dependiendo de las necesidades de producción el clinker puede pasar al molino o bien almacenarse en el silo de clinker. 3.5.
Molienda de cemento (clinker + adiciones)
En esta etapa el clinker se mezcla con el regulador de fraguado (yeso) y con las posibles adiciones y se introduce en los molinos de bolas para su molienda. Una vez alcanzada la finura deseada, el producto que obtenemos finalmente es el cemento.
TIPOS DE CEMENTO 4. TIPOS DE CEMENTO PORTLAND
Los Cementos Portland por lo general, se fabrican en cinco tipos cuyas propiedades se han normalizado sobre la base de las especificaciones ASTEM de normas para Cemento Portland (c 150). Los tipos se distinguen según los requisitos tanto físicos como químicos.
PORTLAND TIPO I: Es un cemento normal, se produce por la adición de clinker más yeso. De uso general en todas las obras de ingeniería donde no se requiera miembros especiales. De 1 a 28 días realiza 1 al 100% de su resistencia relativa.
PORTLAND TIPO II: Cemento modificado para usos generales. Resiste moderadamente la acción de los sulfatos, se emplea también cuando se requiere un calor moderado de hidratación. El cemento Tipo II adquiere resistencia maslentamente que el Tipo I, pero al final alcanza la misma resistencia. Las características de este Tipo de cemento se logran al imponer modificaciones en el contenido de Aluminato Tricalcico (C3A) y el Silicato Tricalcico (C3S) del cemento. Se utiliza en alcantarillados, tubos, zonas industriales. realiza del 75 al 100% de su resistencia.
PORTLAND TIPO III: Cemento de alta resistencia inicial, recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción. El concreto hecho con el cemento Tipo III desarrolla una resistencia en tres días, igual a la desarrollada en 28 días para concretos hechos con cementos Tipo I y Tipo II ; se debe saber que el cemento Tipo III aumenta la resistencia inicial por encima de lo normal, luego se va
al aumentar el contenido de C3S y C3A en el cemento, al molerlo más fino; las especificaciones no exigen un mínimo de finura pero se advierte un limite practico cuando las partículas son tan pequeñas que una cantidad muy pequeña de humedad prehidratada el cemento durante el almacenamiento manejo. Dado a que tiene un gran desprendimiento de calor el cemento Tipo III no se debe usar en grandes volúmenes. Con 15% de C3A presenta una mala resistencia al sulfato. El contenido de C3A puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada al sulfato o al 15% cuando se requiera alta resistencia al mismo,su resistencia es del
90 al 100%.
PORTLAND TIPO IV: Cemento de bajo calor de hidratación se ha perfeccionado para usarse en concretos masivos. El bajo calor de hidratación de Tipo IV se logra limitándolos compuestos que más influye en la formación de calor por hidratación, o s ea, C3A y C3S. Dado que estos compuestos también producen la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. El calor de hidratación del cemento Tipo IV suele ser de más o menos el 80% del Tipo II, el 65% del Tipo I y 55% del Tipo III durante la primera semana de hidratación. Los porcentajes son un poco mayores después de más o menos un año. Es utilizado en grandes obras, moles de concreto, en presas o túneles. Su resistencia relativa de 1 a 28 días es de 55 a 75%.
PORTLAND TIPO V: Cemento con alta resistencia a la acción de los sulfatos, se especifica cuando hay exposición intensa a los sulfatos. Las aplicaciones típicas comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar. La resistencia al sulfato del cemento Tipo V se logra minimizando el contenido de C3A, pues este compuesto es el más susceptible al ataque por el sulfato. Realiza su resistencia relativa del 65 al 85 %.
5. TIPOS DE CEMENTOS ESPECIALES CEMENTO PORTLAND BLANCO Es el mismo Portland regular, lo que defiere es el color, esto se obtiene por medio del color de la manufactura, obteniendo el menor número de materias primas que llevan hierro y oxido de magnesio, que son los que le dan la coloración gris al cemento. Este cemento se usa específicamente para acabados arquitectónicos tales como estuco, pisos y concretos decorativos.
CEMENTO PORTLAND DE ESCORIA DE ALTO HORNO: Es obtenido por la pulverización conjunta del clinker portland y escoria granulada finamente molida con adición de sulfato de calcio. El contenido de la escoria granulada de alto horno debe estar comprendido entre el 15% y el 85% de la masa total.
CEMENTO SIDERÚRGICO SUPERSULFATADO: Obtenido mediante la pulverización de escoria granulada de alto horno, con pequeñas cantidades apreciables de sulfato de calcio.
CEMENTO PORTLAND PUZOLANICO: Se obtiene con la molienda del clinker con la puzolana. Tiene resistencia parecida al cemento normal y resistente ataques al agua de mar, lo que lo hace aconsejable para construcciones costeras. Para que el cemento sea puzolanico debe contener entre el 15% y el 50% de la masa total. El cemento puzolanico se utiliza en construcciones que están en contactos directos con el agua, dada su resistencia tan alta en medios húmedos.
CEMENTO PORTLAND ADICIONADO: Obtenido de la pulverización del clinker portland conjuntamente con materiales arcillosos o calcareos-silicos-aluminosos.
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CEMENTO ALUMINOSO: Es el formado por el clinker aluminoso pulverizado el cual le da propiedad de tener alta resistencia inicial. Es también resistente a la acción de los sulfatos así 1. Almacenamiento y expedición Si es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre parrillas de madera o piso de tablas; no se apilará en hileras superpuestas de más de 14 sacos de altura para almacenamiento de 30 días, ni de más de 7 sacos de altura para almacenamientos hasta de 2 meses. Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, después de llegar al área de las obras, el contratista deberá utilizarlo en la misma secuencia cronológica de su llegada. No se utilizará bolsa alguna de cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento en el área de las obras, salvo que nuevos ensayos demuestren que está en condiciones satisfactorias. El cemento se almacena en distintos silos (según su tipo) donde, protegido de las condiciones medioambientales, espera a ser ensacado o bien a ser expedido directamente en forma de granel.
R eacción de las partículas de cemento con el agua
1. Periodo inicial: las partículas con el agua se encuentran en estado de disolución, existiendo una intensa reacción exotérmica inicial. Dura aproximadamente diez minutos. 2. Periodo durmiente: en las partículas se produce una película gelatinosa, la cual inhibe la hidratación del material durante una hora aproximadamente. 3. nicio de rigidez: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, la película gelatinosa comienza a crecer, generando puntos de contacto entre las partículas, las cuales en conjunto inmovilizan la masa de cemento. También se le llama fraguado. Por lo tanto, el fraguado sería el aumento de la viscosidad de una mezcla de cemento con agua. 4. Ganancia de resistencia: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, y en presencia de cristales de CaOH2, la película gelatinosa (la cual está saturada en este punto) desarrolla unos filamentos tubulares llamados «agujas fusiformes», que al aumentar en número generan una trama que aumenta la resistencia mecánica entre los granos de cemento ya hidratados. 5. Fraguado y endurecimiento: el principio de fraguado es el tiempo de una pasta de cemento de difícil moldeado y de alta viscosidad. Luego la pasta se endurece y se transforma en un sólido resistente que no puede ser deformado. El tiempo en el que alcanza este estado se llama «final de fraguado».
6. FABRICAS DEL CENTO
CEMENTOS LIMA:
Fábrica: Atocongo Lima Proceso: seco –
Combustible: Carbón
Capacidad instalada de clinker(TM):
1 100 000, 2 580 000 UNAMBA
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Tipos: Pórtland tipo I Marca Sol Pórtland puzolanico tipo IP Marca súper cemento atlas
CEMENTOS PACASMAYO:
Fábrica: Planta Pacasmayo
–
La Libertad
Combustible: Carbón
Proceso: seco
Capacidad instalada de clinker(TM):
150 000, 690 000 Tipos: Pórtland tipo I Pórtland puzolanico tipo IP Pórtland tipo II Pórtland tipo V Pórtland MS-ASTM C-1157
CEMENTO ANDINO:
Fábrica: Condorcocha
–
Tarma
Combustible: Carbón
Proceso: seco Capacidad instalada de clinker(TM):
460 000, 600 000 Tipos: Pórtland tipo I Pórtland tipo II Pórtland tipo V
CEMENTOS YURA:
Fábrica: Yura - Arequipa Proceso: seco Combustible: Petróleo
Capacidad instalada de clinker(TM):
260 000, 410 000 Tipos: Pórtland tipo I Pórtland puzolanico tipo IP Pórtland puzolanico tipo IPM Cemento de albañilería, marca estuco Flex
CEMENTO SUR:
Fábrica: Coracoto
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Juliaca
Combustible: Carbón
Proceso: húmedo Capacidad instalada de clinker(TM):
92 000, 63 000
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Tipos: Pórtland tipo I, marca RUMI Pórtland puzolanico tipo IP, marca INTI Pórtland tipo II Pórtland tipo V
7. CONCLUSIONES Al desarrollar este trabajo r econocí los diferentes métodos del proceso de fabricación del cemento según diferentes autores. El proceso de fabricación de cemento en muy complicado; requiere de mucha paciencia, trabajo arduo y sobretodo la maquinaria suficiente para desarrollar las diferentes etapas de su proceso de fabricación. El cemento es uno de los componentes principales usados en las obra de construcción civil e hidráulicas, es por eso que debe ser necesario saber conocer como es el proceso de fabricación u origen; es por eso q desarrolle este trabajo para tal fin.
8. ANEXOS
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Plantas de cemento
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9. Bibliografía
1. El Rincón del Vago - Salamanca desde 1998. 2. El Departamento de Estudios Económicos - Reporte Sectorial. 3. Gran Enciclopedia de la Ciencia y la Técnica 4. shttp://es.wikipedia.org/wiki/Cemento. 5http://www.monografias.com/trabajos93/fabricacion-del-cemnento/fabricacion-delcemnento.shtml#ixzz4uyDdtNk0
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