11 - Cementos Lima 1
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CEMENTOS LIMA S.A. PROCESOS INDUSTRIALES I 27/06/2009 1 UNI-FIIS 1. INTRODUCCIÓN Este trabajo tiene la finalidad de explicar el proceso productivo que se lleva a cabo en la planta de Atocongo de Cementos Lima S.A., la cual es la planta más importante de metales no ferrosos a nivel nacional. Cementos Lima entró en una etapa de desarrollo sostenible y liderazgo empresarial desde su creación en 1967. Gracias a su esfuerzo y alta tecnificación de su personal ha llegado a ser reconocida internacionalmente. No solo su desarrollo se basa en la buena calidad en el proceso y el producto, sino también en su responsabilidad con el medio ambiente y las comunidades aledañas. 2. RESEÑA HISTÓRICA El cemento es uno de los productos de mayor trascendencia que el hombre ha producido. Sus antecedentes en el Perú se remontan a 1916, año en que se da inicio a su fabricación a través de la Compañía Peruana de Cemento Portland. La primera planta de producción, denominada Maravillas, estaba ubicada en las proximidades del Cementerio Presbítero Maestro, en Lima. Para ese entonces, la materia prima era transportada desde las canteras de Atocongo, a 20 Km. al sur de la ciudad de Lima. En 1937 se inicia la fabricación del clínker (producto intermedio entre la materia prima -piedra caliza- y el cemento) por lo que el proceso productivo es trasladado hacia Atocongo. En 1964 la planta Maravillas fue cerrada, para que el 28 de diciembre de 1967 cambie de razón social de Compañía Peruana de Cemento Portland S.A. a Cementos Lima S.A. Ese año, se inició el montaje de un nuevo horno, molinos, entre otros equipos, quedando inaugurada la actual planta con la que cuentan el 19 de septiembre de 1970.
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CEMENTOS LIMA S.A. PROCESOS INDUSTRIALES I
27/06/2009 1 UNI-FIIS
1. INTRODUCCIÓN
Este trabajo tiene la finalidad de explicar el proceso productivo que se lleva a
cabo en la planta de Atocongo de Cementos Lima S.A., la cual es la planta más
importante de metales no ferrosos a nivel nacional.
Cementos Lima entró en una etapa de desarrollo sostenible y liderazgo
empresarial desde su creación en 1967. Gracias a su esfuerzo y alta
tecnificación de su personal ha llegado a ser reconocida internacionalmente.
No solo su desarrollo se basa en la buena calidad en el proceso y el producto,
sino también en su responsabilidad con el medio ambiente y las comunidades
aledañas.
2. RESEÑA HISTÓRICA
El cemento es uno de los productos de
mayor trascendencia que el hombre ha
producido. Sus antecedentes en el Perú se
remontan a 1916, año en que se da inicio a
su fabricación a través de la Compañía
Peruana de Cemento Portland.
La primera planta de producción,
denominada Maravillas, estaba ubicada en
las proximidades del Cementerio Presbítero
Maestro, en Lima. Para ese entonces, la
materia prima era transportada desde las canteras de Atocongo, a 20 Km. al
sur de la ciudad de Lima.
En 1937 se inicia la fabricación del clínker (producto intermedio entre la materia
prima -piedra caliza- y el cemento) por lo que el proceso productivo es
trasladado hacia Atocongo.
En 1964 la planta Maravillas fue cerrada, para que el 28 de diciembre de 1967
cambie de razón social de Compañía Peruana de Cemento Portland S.A. a
Cementos Lima S.A. Ese año, se inició el montaje de un nuevo horno, molinos,
entre otros equipos, quedando inaugurada la actual planta con la que cuentan
el 19 de septiembre de 1970.
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3. PRODUCTOS
· Cemento Portland tipo I (el Sol): este tipo de cemento es el común, el
que más se utiliza en construcciones para casas.
· Cemento Portland tipo I-BA
· Cemento Puzolánico tipo IP (Supercemento Atlas)
· Cemento Portland tipo II BA
· Cementos Portland Tipo V-BA
· Clínker Tipo I
· Clínker Tipo I-BA
· Clínker Tipo II-BA
· Clínker Tipo V-BA
4. PROCESO PRODUCTIVO
En términos generales el cemento es una mezcla de silicatos y aluminatos de
calcio. El producto nace con la transformación de caliza en un producto
intermedio debidamente balanceado denominado clínker, el cual es finamente
molido y mezclado con yeso para dar el producto final llamado cemento
Portland. Si a esta mezcla se el adiciona puzolana, se obtiene el cemento
portland tipo puzolánico, componente utilizado para obtener características
especificas del cemento y concreto.
El proceso de producción cuenta con 5 etapas, las cuales se llevan a cabo
utilizando alta tecnología y aplicando un riguroso control de calidad,
permitiendo que el cemento obtenido sea de alta pureza y de gran resistencia.
4.1. Extracción de la caliza en las canteras
El desarrollo y explotación de las canteras esta determinada por una cuidadosa
planificación a base de controles de estadísticos y muestreo en campo que
permite realizar una explotación controlada y eficaz. El tiempo proyectado de
capacidad de las materias primas es de 50 años.
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4.1.1 Perforación y voladura
En las canteras de Atocongo (Villa María del Triunfo) se extraen
diariamente 34,000 toneladas de roca, de las cuales 18,000 son de caliza
apta para el proceso y 16,000 de material estéril que cubre parte del
yacimiento. Como primera operación se da la perforación de los taladros
en los bancos de trabajo de hasta 15.5 metros de profundidad.
Seguidamente los cargamos con explosivos como anfo, y procedemos a
la voladura secuencial para lograr una mayor eficacia.
4.1.2 Carguío y acarreo
Luego de obtener la caliza, se procede con las operaciones de carguío y
acarreo utilizando cargadores frontales de 10 m3, y camiones de 50 y 90
toneladas para la caliza con pala hidráulica y para el material estéril
respectivamente, el trabajo se complementa con tractores de oruga del
tipo Caterpillar y motoniveladoras.
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4. 2. Reducción del Tamaño de la caliza y su Homogenización
Para obtener el clínker, material intermedio entre la caliza y el cemento, es
preciso reducir el tamaño de la caliza extraída de la cantera a un polvo fino
denominado crudo, uniformizar su calidad y pasarlo a través del horno.
4.2.1 Chancado primario
La caliza extraída de la cantera es llevada
a la Chancadora Primaria del tipo cono
que la tritura por presión reduciendo su
tamaño desde un máximo de 1.50 m.,
hasta un mínimo de 25 cm.,
depositándola en una cancha de
almacenamiento que tiene una capacidad
de 200,000 toneladas. Su capacidad de
producción es de 1,600 toneladas por
hora.
4.2.2 Chancado secundario y separación
De la cancha de la chancadora
primaria la caliza es transportada,
dosificada según su ley, a las
chancadoras secundarias donde se
reduce su tamaño de 25 cm. a un
máximo de 19 milímetros para el
caso de molienda posterior en
molino de bolas (menor eficiencia),
o a un máximo de 50 milímetros para el caso de molienda posterior en la
prensa de rodillos. La capacidad de estas dos unidades es de 600
toneladas por hora y 1,200 toneladas por hora.
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4.2.3 Zarandas
Las Zarandas que existen en este circuito se encargan de separar la
caliza menor de 19 milímetros o 50 milímetros, según sea el caso, para
enviarla a la cancha de Pre-Homogeneización y los tamaños más gruesos
regresan a las chancadoras secundarias para que así puedan continuar
su proceso.
4.2.4 Pre-homogeneización
La cancha de Pre-Homogeneización es del tipo “circular” de 108 metros
de diámetro y tiene una capacidad de 110,000 toneladas. Su
funcionamiento es automático. La caliza es depositada en capas
sucesivas horizontales por medio de una faja telescópica apiladora que
recorre un ángulo prefijado. Una vez conseguida la composición química
adecuada y la altura necesaria de una ruma se pasa a preparar otra.
Mientras tanto, la ruma anterior es recuperada en forma perpendicular a
su apilamiento, originándose un efecto de mezcla uniforme. De allí la
caliza es trasladada mediante fajas (subterráneas) a los silos de
alimentación del molino de crudo.
4.2.5 Molienda y homogeneización
En la molienda del crudo se realiza la última reducción del tamaño de la
caliza a un estado pulverulento. Para este proceso se cuenta con dos
equipos de diferente tecnología, un molino de crudo (cuyos cuerpos
moledores son bolas de acero de diferente diámetro, donde la molienda
se efectúa por atricción, con un consumo de energía de 5.5 MW por hora)
y la prensa de rodillos (cuyos cuerpos moledores son rodillos de 2 metros
de diámetro, donde la molienda se efectúa por compresión, con un
consumo de energía de 3.6 MW por hora). Al pulverizarse la caliza, se
obtiene un producto llamado “crudo” el cual es conducido por medio de
fajas transportadoras a los silos de homogeneización continua,, donde se
mezcla la caliza con el objeto de obtener un crudo lo más uniforme
posible.
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4.3. Obtención del Clínker
El clínker se obtiene haciendo pasar el crudo por cualquiera de las dos líneas
de calcinación, las cuales cuentan, cada una, con un Pre-calentador, un Horno
y un Enfriador; equipos por donde pasará el crudo, uno tras otro, para
transformarse finalmente en clínker.
4.3.1 Precalentamiento
Son edificios que cuentan con una Torre de Ciclones, ubicados uno
encima del otro. El crudo homogeneizado se alimenta por el extremo
superior de este pre-calentador, pasando a través de los ciclones donde
se calienta por acción de los gases generados en el quemador del horno
por combustión de carbón o gas natural, iniciándose de esta manera el
proceso de descarbonatación y transformación termo – químico del crudo.
La línea 1 cuenta con un precalentador de 4 etapas (ciclones) y la línea 2
cuenta con un precalentador de 7 etapas (ciclones).
4.3.2 Clinkerización
El crudo descarbonatado ingresa a los hornos y por efecto del calor
generado por la combustión del gas natural o carbón en un quemador
situado en el extremo de salida, sufre transformaciones físicas y químicas,
Precalentadores(Torres de ciclones)
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llegando a obtenerse el producto llamado clínker a temperaturas del orden
de los 1400 ºC a 1450 ºC.
Se cuenta con dos líneas de hornos son tubos de acero de 5.20 y 5.25
metros de diámetro y 85 y 83 metros de largo, con una pendiente de 3 %
que giran a una velocidad de hasta 4.5 RPM. Los hornos están revestidos
interiormente por ladrillos refractarios para proteger el tubo y disminuir la
pérdida de calor, y tienen una capacidad de 4,000 y 7,500 toneladas/día
de clínker respectivamente. En la línea 1 la frecuencia angular del horno
es menor que la línea 2, pues sino el material llegaría crudo. Esto se debe
a la diferente tecnología con la cuenta cada una de las líneas siendo la
más eficiente la línea 2.
4.3.3 Enfriamiento
El clínker descargado por el horno pasa a la tercera parte del circuito de
clinkerización, que se da en los enfriadores. Estos constan de varias
superficies escalonadas compuestas por placas fijas y móviles alternadas,
con unos pequeños orificios por donde pasa el aire que es insuflado por la
parte inferior, por la acción de ventiladores con el doble objeto de
recuperar el calor del clínker producido y de enfriar el clínker de
aproximadamente 1,200ºC hasta alrededor de 180ºC. En la parte final de
estas unidades se encuentran instaladas trituradoras de rodillos,
accionadas por motores hidráulicos, para reducir el tamaño del clínker a
un máximo de 5 centímetros.
4. 4. Obtención del Cemento
4 .4 .1 Molienda
El clínker que sale de los enfriadores es transportado a una cancha de
almacenamiento donde termina su proceso de enfriamiento para ser
posteriormente alimentado a los Molinos de Bolas de Cemento o a las
Prensas de Rodillos de Cemento. La molienda conjunta del clínker con
yeso (proveniente de Sullana) constituye el Cemento Portland,
adicionándose yeso en aproximadamente 3.8 %.
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a) Molinos de bolas
Los molinos de bolas son cilindros de acero de 4.40 metros de diámetro
por 14.40 metros de largo revestidos interiormente por blindajes
acerados, en su interior se encuentran hasta 280 toneladas de bolas de
acero de diferentes diámetros clasificadas por pesos y diseñadas para
dar una determinada finura. La capacidad de cada una de estas
unidades es de alrededor de 120 TM/h con un consumo de 5.5 MW/h de
energía. En esta máquina de utiliza equipo de protección debido al ruido
que ocasiona.
b) Prensa de rodillos
Las prensas de rodillos están constituidas por dos cilindros macizos que
giran en sentido contrario y que comprimen el clínker y el yeso
haciéndoles pasar necesariamente por el espacio regulable entre ellos.
Luego este producto que sale en forma de “keke”, pasa por un
desaglomerador que lo desmenuza, para luego dirigirse a las
separadoras que clasifican lo fino como producto terminado (cemento) y
lo grueso regresa a la prensa para su remolienda. Las prensas de
rodillos son equipos altamente eficientes que pueden trabajar en forma
independiente, produciendo 115 toneladas de cemento por hora con un
consumo energético de 3,6 MW por hora o pueden trabajar en forma
combinada con los molinos de bolas para llegar a producir
conjuntamente 225 toneladas de cemento por hora. Finalmente el
cemento es trasladado a los silos de envase por medio de las fajas
transportadoras o por una bomba de transporte neumático.
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4. 5. Envase y Despacho del Cemento
El cemento extraído de los silos es despachado tanto en bolsas de papel como
a granel. Para el despacho en bolsas se utilizan máquinas rotativas tanto
automáticas como manuales que tienen una capacidad de envasado de 2,500
bolsas por hora. En las rotativas automáticas, el operador sólo se limita a
colocar un paquete de bolsas en el magazin de la máquina y luego este
magazin, que soporta hasta 999 bolsas, se encarga de alimentar
automáticamente a la envasadora, bolsa por bolsa, los pitones de una tolva
rotativa, que gira continuamente, y que las llena con el peso de 42.5 kilogramos
descargándolas sobre una faja transportadora. Las bolsas son transportadas a
las plataformas de los camiones por un sistema de fajas, mientras que los
cargadores se limitan a cogerlas y acomodarlas. En el despacho a granel
utilizamos camiones especiales de hasta 36 toneladas que se cargan en 10
minutos. El peso de cada camión es controlado por dos balanzas de plataforma
con controles electrónicos, lo que garantiza el peso correcto.
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Planificación mediantecontroles estadísticos
Voladura continua condinamita
Anfo
Perforación de taladros enbancos de trabajo
Carguío y acarreo
Extracciónde caliza enlas canteras
Chancado primario deltipo cono
Chancado secundario yseparación en molino de bolas oprensa de rodillos
Mediante fajas achancado secundario
Mediante fajas a cancha deprehomogenización
Zaranda para selección decalidad de granos de
Deposito en capas sucesivashorizontales mediante fajatelescópica apiladora
Recuperado en formaperpendicular para mezclauniforme
Caliza transportada por fajassubterráneas
La caliza pasa a ser molida en elmolino de bolsas o prensa derodillo
De la cancha deprehomogenización a la etapa decalcinación
Etapa demolienda yhomogenización
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Precalentamiento en latorre de ciclones yselección de polvos
Clinkerización del crudo en horno a unatemperatura de 1400 ºC mediante airesecundario
Enfriamiento del Clínker para obtenerbolas de Clínker hasta una temperatura de180 ºC mediante aire primario
Aireterciario
A silos de almacenamiento deClínker y yeso.
Molienda de Clínker y yeso para obtener elcemento tipo I
A la Sala de Ensaque
Ensacado de cemento mediante maquinasrotativas manuales y automáticas
Calcinacióndel crudo
A despacho
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5. CONTROL DEL PROCESO Y DE CALIDAD
Para logra un proceso adecuado todos los puntos de la planta son operados
desde un centro de control por PLCs donde se registra el funcionamiento de
cada una de las etapas durante las 24 horas del día. Para incrementar el
estricto control de calidad se cuenta con los más modernos equipos de control
para el análisis como el equipo de fluorescencia de rayos x, que permite tener
un preciso y rápido análisis químico de las muestras en los diferentes partes
del proceso productivo.
Para cumplir con los objetivos de calidad se basan en el Sistema de Gestión de
la Calidad, pues, es constante preocupación satisfacer a clientes tanto externos
como externos
En los laboratorios físicos y químicos se evalúa la calidad según las normas
técnicas peruanas e internacionales ASTM que rigen para la industria del
cemento, contando con profesionales y técnicos altamente calificados. Este
aseguramiento en la calidad de sus productos y la eficacia en el proceso
productivo los ha hecho acreedores a la certificación ISO 9002, siendo una
prueba de la excelencia del producto y de la eficiencia del equipo humano con
el que cuentan. Esta es una carta de presentación que les permite exportar el
cemento y el clínker a los mercados potenciales (principalmente EE.UU).
6. SUBSIDIARIAS DE CEMENTOS LIMA
Cementos Lima cuenta con cuatro subsidiarias para sus labores
complementarias:
• Lar Carbón S.A.(100% de propiedad, en febrero de 2003 fue absorbida por
Cementos Lima.): inicio sus operaciones en 1990. Esta empresa está
encargada de abastecer de combustible sólido a los hornos, reemplazando al
petróleo, al ser un recurso más económico. El carboon solido es traido de
Colombia.
• Depósito Aduanero Conchán S.A. (100% de propiedad)
• Generación Eléctrica Atocongo S.A. - GEA (100% de propiedad): viene
operando desde 1993, proporcionado energía eléctrica en horas punta.
• Inveco / Unicon (60% de propiedad)
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6. OBSERVACIONES
La empresa tiene proyectada una duración de la capacidad instalada de MP
por unos 50 años más. Además, de una proyección en incremento de
producción de 3,6 millones de toneladas a 5 millones de toneladas al año, esto
se busca lograr en base al incremento en la capacidad de los precalentadores
(mayor cantidad de ciclones.
En la etapa de obtención del Clínker, para accionar los hornos, ya no se utiliza
petróleo para la combustión, sino gas natural (además del carbón), que permite
tener un ambiente menos contaminante, así como incurrir en menos costos.
Los hornos están recubiertos por un material refractario, el cual es el ladrillo,
que permite que la flama sea homogénea durante todo el proceso de
calcinación.
Cualquier problema que surja en el horno como suministro de energía o falla o
desgaste de ladrillos refractario generaría un pare completo de la producción
con muchas perdidas.
Después del llenado del cemento, hay un sobrante de cemento encima de las
bolsas, el cual es limpiado o barrido por unas bandas que se encuentran al
inicio de las fajas de transporte para el descargue.
En la planta de ensaque, existen unos colectores de aire llamados exhaustores
que permiten absorber el cemento sobrante que ha caído durante el embolsado
del cemento. Dicho cemento recogido es llevado nuevamente a las máquinas
rotativas.
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7. CONCLUSIONES
La empresa tiene visión hacia el futuro con proyecciones que no lo limitan por
su capacidad sino mas bien a seguirse equipando en las etapas que podrían
generar mayor productividad.
La inserción de gas natural como combustible permite reducir grandemente la
contaminación y reducir costos, además de mejorar la calidad en el proceso y
obtención del producto.
La utilización de ladrillos refractarios es muy buena para la homogeneidad de
temperatura dentro del horno, además que su falla o desgaste se puede
visualizar rápidamente mediante manchas de color rojo, o bien, los huecos
producidos pueden ser llenados por el mismo crudo.
El punto crítico de todo el proceso productivo es la etapa de calcinación,
específicamente el horno, pues el manejo de las altas temperaturas y su
homogeneidad hacen imposible la continuidad del proceso.
El sobrante de cemento genera pérdidas que bien pueden ser recuperadas
para reutilizarlas.
El uso de los exhaustores permite reutilizar el cemento que se ha perdido
durante el ensaque, el cual ha caído en la etapa de llenado.
