Post on 11-Aug-2015
PROCESOS INDUSTRIALES I
industria del cemento
Ing. Hernán Parra Osorio
Cemento - Definición
En ingeniería civil y construcción se denomina cemento a un aglutinante o conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (árido grueso o grava más árido fino o arena) y agua.
Crea una mezcla uniforme, manejable y plástica capaz de fraguar y endurecer al reaccionar con el agua y adquiriendo por ello consistencia pétrea, conocida como hormigón o concreto.
Cemento - Historia
Hacia el año 700 AC los etruscos utilizan mezclas de puzolana y cal para hacer un
mortero.
Ya en el año 100 antes J.C. los romanos utilizaban mezclas de puzolana y cal para
hacer hormigón.
Hasta el año 1750 sólo se utilizan los morteros de cal y materiales puzolánicos
(tierra de diatomeas, harina de ladrillos etc.).
Hacia 1750-1800 se investigan mezclas calcinadas de arcilla y caliza.
Cemento - Historia
En 1756, el ingeniero británico John Smeaton llegó a la conclusión de que los mejores cementos hidráulicos eran los
fabricados a base de roca blanda impura, en lugar de la caliza dura pura preferida con
anterioridad.
En 1824, el también británico Joseph Aspdin observó que la escoria dura, clínica o clinker
molida y mezclada con agua, producía un cemento de mejor calidad.
El mortero fraguado a base de cemento, arena y agua presentaba características
similares a la piedra natural extraída de las canteras de la isla de Portland, en el Reino Unido, por lo que le dio tal denominación.
Joseph Aspdin
En 1824, se patento el cemento artificial elaborado por medio de la
calcinación de una piedra caliza arcillosa. A tal producto se le denomino “cemento Pórtland.
Cemento Pórtland
Es el producto pulverizado de la escoria dura como resultado de la calcinación de la mezcla de arcilla, piedra caliza o metales semejantes.
Cemento - Historia
Cemento - Concreto
El concreto es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante (generalmente
cemento, arena, grava o piedra chancada y agua) que al fraguar y
endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores piedras
naturales.
Es la piedra artificial de la mezcla cuidadosamente controlada de cemento, agua, agregado fino y
grueso.
Cemento - Concreto
Las mezclas de hormigón se especifican en forma de
relación entre los volúmenes de cemento, arena y piedra utilizados. Por ejemplo, una
mezcla 1:2:3
Estas relaciones varían de 1:2:3 a 1:2:4 y 1:3:5.
La cantidad de agua que se añade a estas mezclas es de 1
a 1,5 veces el volumen de cemento.
Cemento - Concreto
cemento
Reacciones de fraguado y endurecimiento
Hidratación y Hidrólisis
- Es la reacción química entre las partículas de cemento y el agua.
- Muchas reacciones químicas ocurren ya que el cemento tiene muchos
compuestos químicos.
- Los aluminatos se hidratan mas rápido que los silicatos.
-La reacción del aluminato tricalcico con el agua es inmediato y libera
mucho calor.
Concreto - Composición
Los componentes principales del hormigón son pasta de cemento
Portland, arena, grava, agua y aire, que puede entrar de forma natural.
Agua de mezcla
Aunque para preparar el concreto se puede utilizar cualquier tipo de agua
potable, el exceder los constituyentes de agua puede afectar el tiempo del
fraguado y la resistencia.
Concreto – ComposiciónAire incorporado
El propósito principal del aire incorporado es el de mejorar la trabajabilidad del concreto y aumentar su resistencia a los ciclos de congelamiento -
descongelamiento.
El aire incorporado es la adición deliberada de burbujas de aire, pueden estar entre 3% y 9% en volumen de la mezcla.
Concreto - Composición
Agregados
Estos normalmente constituyen el 60-70% del volumen total del concreto y pueden ser arena fina, arena gruesa,
grava, piedra canchada.
Las variables del agregado son el tamaño, la forma, la porosidad, la
gravedad específica, la absorción de la humedad, la resistencia a la
abrasión y la estabilidad química.
Concreto - ComposiciónOtras adiciones (aditivos)
Se pueden agregar otros agentes al concreto aparte de los ya mencionados como:
1. - Los aceleradores disminuyen el tiempo de fraguado lo cual es necesario a bajas temperaturas. El cloruro de calcio es el más común.
2. - Los retardores aumentan el tiempo de fraguado necesario en un clima muy caliente.
3. - Los reductores de agua (plastificante) suministran una buena trabajabilidad para una buena relación agua-cemento. Un ejemplo es lignosulfato (subproducto de la pulpa de madera).
4.- Las puzzolanas reaccionan con la cal ( Ca(OH)2) se liberan durante el fraguado. La ceniza pulverizada del carbón quemado es la puzzolana común.
5.- Los superplantificantes aumentan la
trabajabilidad o fluidez de la mezcla del concreto.
Resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión aumenta significativamente con la baja relación agua-
cemento.
Con el arrastre de aire disminuye la resistencia a la
compresión para una relación agua-cemento determinada, su uso podría cuestionarse.
Sin embargo, la retención de aire hace que el concreto sea
más durable.
Cemento – Propiedades del concreto
BRIQUETAS DE CONCRETO
Humedad
La reducción o remoción de la humedad superficial disminuirá o frenará
totalmente la reacción de hidratación.
Si se interrumpe el curado húmedo y se deja la
exposición al aire seco, frena completamente el curado.
Es interesante observar que si se restablece el curado con el
aire húmedo, la resistencia aumentará.
Cemento – Propiedades del concreto
Temperatura
El tipo correcto de pasta de cemento, la relación de agua-cemento y el tratamiento para obtener una resistencia óptima variará dependiendo de la temperatura ambiente.
Cemento – Propiedades del concreto
Contracción
La contracción se puede presentar en dos etapas.
En la primera etapa, ocurre cuando el concreto está en estado plástico.
Esta etapa es dependiente del agua, del tiempo y de temperatura.
La segunda etapa de contracción ocurre después del endurecimiento
inicial de la pasta. Se debe a una hidratación adicional y a un
enfriamiento de la masa.
Cemento – Propiedades del concreto
Resistencia a la abrasión y durabilidad
La abrasión se vuelve muy importante en las carreteras, en los pisos de concreto y los vertedores de las represas.
Como es de esperarse, un concreto más fuerte tiene
mejor resistencia al desgaste.
Sin embargo, existen otros agentes que tienen un efecto
sobre la durabilidad del concreto. Por ejemplo, algunos
suelos tienen un alto contenido de sulfato debido a
la reacción química de este con los componentes del cemento.
Cemento – Propiedades del concreto
Transporte del concreto
CEMENTO EN EL PERU
CARIBE1%
CEMEX1%
C SUR2%
CC.INCA1%
C YURA14%
C. LIMA43%
C. ANDINO17%
C. PACASM.19%
C. SELVA2%
C. LIMA C. ANDINO C. PACASM. C. SELVA C YURA C SUR CC.INCA CEMEX CARIBE
VENTAS EN MERCADO NACIONAL 2009
CEMENTO EN EL PERU
CEMENTO EN EL PERU
CEMENTO EN EL PERU
Industria del cemento - Tipos de cementos PortlandTipo I
Son cementos Portland regulares y se utilizan como productos para la construcción general.
Industria del cemento - Tipos de cementos PortlandTipo II
Son cementos Portland que fraguan a un calor moderado y son resistentes a los sulfatos ,se emplean donde se requiere un calor moderado de hidratación o para
construcción en general con concreto expuesto a la acción moderada de los sulfatos.
Industria del cemento - Tipos de cementos PortlandTipo III
Son cementos de alta resistencia rápida (ARR) , generalmente tienen una molienda mas fina para causar un endurecimiento mas rápido y una evolución de calor mas veloz.
Industria del cemento - Tipos de cementos PortlandTipo IV
Son cementos Portand de bajo calor de fragua
Industria del cemento - Tipos de cementos PortlandTipo V
Son cementos Portland resistentes a los sulfatos , por su composición y su procesamiento resisten a los sulfatos mejor que los cuatro tipos de cementos.
Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del
Lazio y la Campania.
Su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio.
Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares.
Existen cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.
Cemento puzolanico
La puzolana es una piedra de naturaleza ácida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo
precio.
Un cemento puzolánico contiene aproximadamente:
55-70% de clinker Portland
30-45% de puzolana
2-4% de yeso
Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), el cemento
puzolánico será más resistente al ataque de éstas.
Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas
particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.
Cemento puzolanico
Industria del cemento
Materia prima básica
Productos ricos en calcio ( rocas calcareas) : caliza.
Productos ricos en sílice ( rocas arcillosas) : arcilla.
Productos auxiliares : reguladores en tiempo de fragua : yeso ( 15%)
Industria del cemento
CaO = C
SiO2 = S
Al2O3 = A
Fe2O3 = F
MgO = M
SO3 = S
Na2O = N
K2O = K
CO2 = C
H2O = H
Nomenclatura
Fórmula Nombre Abrev.
2CaO.SiO2 Silicato dicálcico C2S
3CaO.SiO2 Silicato Tricálcico C3S
3CaO.Al2O3 Aluminato Tricálcico C3A
4CaO. Al2O3. Fe2O3 Alumninoferrito tetracálcico
C4AF
MgO Óxido de magnesio al estado libre
M
COMPOSICIÓN DE LA ESCORIA
Temperatura
°C
Reacción Cambio de calor
100 Evaporación del agua libre Endotérmica
500 y más Evolución del agua combinada del arcilla Endotérmica
900 y más Cristalización de los productos amorfos de la deshidratación del arcilla
Exotérmica
900 y más Evolución de dióxido de carbono del carbonato de calcio
Endotérmica
900 1200 Reacción principal entre la cal y la arcilla Exotérmica
1250 1280 Comienzo de la formación de líquido Endotérmica
1280 y más Más formación de líquido y terminación de la formación de compuestos de
cemento
Probablemente exotérmica al
hacer el balance
REACCIONES DURANTE LA FORMACIÓN DE LA ESCORIA
C3S C2S C3A C4AF
Tipo I 52 19 10 7
Tipo II 51 24 6 11
Tipo III 58 19 10 7
Tipo IV 28 49 4 12
Tipo V 38 40 2 15
COMPOSICIÓN DE CEMENTOS TÍPICOS (%)
DÍAS
Compuestos 3 7 28 90 365
C4AF 290 495 495 416 377
C3A 888 1557 1378 1302 1168
C2S 50 42 105 176 222
C3S 243 222 377 435 490
CALOR DE HIDRATACIÓN (Joules)
C3A C3S C4AF C2S
FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
CANTERA DE CALIZA
VOLADURA DE MINERAL
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
CARGADOR
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE CARGA DE MATERIAL
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE CARGA DE MATERIAL
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE CARGA DE MATERIAL
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE TRASPORTE DE MATERIAL
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
DESCARGA DE MATERIAL ESTERIL
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
DESCARGA DE MATERIAL A LOS TRITURADORES
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Triturador giratorio con suspensión de araña
Triturador de cono
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
SUSPENSIÓN DEL TRITURADOR
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
CHANCADORAS
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
A) Banda plana sobre rodillos planos.
B) Banda plana sobre placa continua.
C) Banda cóncava sobre rodillos intermedios de 20º.
D) Banda cóncava sobre soportes de 45º con rodillos de longitudes desiguales.
E) Banda cóncava sobre soportes de 45º con rodillos de la misma longitud.
F) Banda cóncava sobre placa continua.
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO Soportes de placas de trasporte de banda
Línea de fajas
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Elevación de sólidos - cangilones
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
A) Descarga sobre polea final para la formación cónica.
B) Descarga sobre polea final con distribución longitudinal mediante un trasportador corto reversible.
C) Descarga mediante un basculador deslizante con descarga a todo el recorrido.
D) Descarga mediante basculadores fijos , con transportador transversal a uno de los dos lados de la banda.
E) Transportadores múltiples con vertederos fijos.
F) Descargas por aperturas con bisagras en lugares fijos.
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO Descarga de trasportadores de banda
APILAMIENTO DE LA CALIZA
APILAMIENTO DE LA CALIZA
Triturador de martilloTriturador de rodillo
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Triturador de doble jaulaTriturador de impacto
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
chancadoras
Chancadoras de martillo
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Transporte de materia prima triturada
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
HOMOGENIZADOR
HOMOGENIZADOR
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
HOMOGENIZADOR
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
HOMOGENIZADOR
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
HOMOGENIZADOR
APILADO DE LA CALIZA
HOMOGENIZADOR
ALMACENAMIENTO DE CALIZA PARA LA
ENTRADA AL HORNO
Separador ciclónico.
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Torre de precalentamiento
Torre de precalentamiento
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Horno rotatorio
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Acopio de combustible de carbón
HORNO ROTATORIO
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Horno rotatorio de corriente paralela
Diferentes configuraciones de aspas
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Horno rotatorio a contracorriente y de calor directo
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
INGRESO DEL MATERIAL AL HORNO
ROTATORIO
HORNO ROTATORIO
HORNO ROTATORIO
HORNO ROTATORIO
Horno rotatorio
Cooler
horno
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
HORNO ROTATORIO
PROCESO DE PRODUCCION DEL
CEMENTO
ZONA DE ENFRIAMIENTO DEL CLINCKER
ZONA DE ENFRIAMIENTO DEL CLINCKER
ZONA DE ENFRIAMIENTO DEL CLINCKER
ZONA DE ENFRIAMIENTO DEL CLINCKER
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
CLINCKEREnfriamiento del cemento
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Molino de bolas
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Molino continuo de bolas tipo rejilla.
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Sistema de carga y descarga de un molino de
bolas
Tipos de revestimiento de un molino de bolas
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Trituradores
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
TRITURADORES
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
TRITURADORES
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Mezcadores de cemento + yeso(sulfato de calcio)
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
VIC (vertical impact crusher)
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
MOLINO DE RODILLOS
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
TRANSPORTE DE CEMENTO POR FAJAS
TRANSPORTE DE CEMENTO POR FAJAS
TRANSPORTE DE CEMENTO POR FAJAS
Tolvas de flujo de masa. Tolvas de flujo de embudo.
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Alimentador de tornillo helicoidal con paso variable.
Alimentador vibratorio . La distancia entre la paila
alimentadora y la tolva se incrementa en la dirección de la
alimentación.
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Tipos de tolvas de flujo de masa
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Alimentador de estrella con gusano recolector uniforme.
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
Silos de cemento
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
ALMACENAMIENTO DE CEMENTO
ALMACENAMIENTO DE CEMENTO
ENSACADORAS ROTATIVAS MEDIANTE UN SISTEMA ENSACADORAS ROTATIVAS MEDIANTE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALIMENTACIÓN DE BOLSAS.AUTOMÁTICO DE ALIMENTACIÓN DE BOLSAS.
PROCESO DE PRODUCCION DEL CEMENTO
LLENADO DE BOLSAS
LLENADO DE BOLSAS
TRANSPORTE DE BOLSAS
CONTROL DE PESO DE BOLSAS
CONTROL DE CANTIDAD DE BOLSAS
FAJA DE TRANSPORTE A DESPACHO DE BOLSAS DE CEMENTO
PROCESO DE PRODUCCION DEL
CEMENTO
TRANSPORTE DE BOLSAS DE CEMENTO
TRANSPORTE DE BOLSAS DE CEMENTO
TRANSPORTE DE BOLSAS DE CEMENTO
DESPACHO A GRANEL
TRANSPORTE A GRANEL DE CEMENTO
TRANSPORTE A GRANEL POR FAJAS A MUELLE
Sistema de control – SCADA
PROTEGIENDO EL AMBIENTE
FILTROS DE MANGA O BOLSAS
Estos equipos constan de uno o más compartimientos que tiene en su interior una serie de bolsas de tela tubulares, suspendidas verticalmente, a través de los cuales pasa el
aire con polvo y partículas, quedando estas atrapadas en los poros de la tela.
FILTROS ELECTROESTÁTICOS
En este sistema colector, los gases cargados de polvo y partículas atraviesan un campo electroestático. Al pasar por este campo, las partículas adquieren carga eléctrica y son
impulsadas hasta un sistema de placas colgantes cargadas positivamente donde se adhieren entre si a las placas
FILTROS DE MANGA O BOLSAS
PROTEGIENDO EL AMBIENTE
FILTROS ELECTROESTÁTICOS
PROTEGIENDO EL AMBIENTE
FILTROS ELECTROESTÁTICOS
FILTROS ELECTROESTÁTICOS
FILTROS ELECTROESTÁTICOS
F I N