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PROCESO INDUSTRIALES II INGENIERIA INDUSTRIAL

PROCESO INDUSTRIAL DE OBTENCIÓN DE CEMENTO

PROCESOS INDUSTRAILES II Sesión Nº6

MTR. ING. NICOLÀS F. ORTIZ VARGAS

CAPACIDADES  Analiza

y representa mediante un diagrama de flujo el proceso de fabricación del cemento.

La importancia del cemento en el PERÚ Mega construcciones:  https://www.youtube.com/watch?v=mC eAL35heAs 7:12 min 

 Puente

Salinas, Amazonas, Perú - ULMA Construction 6:06 min

 https://www.youtube.com/watch?v=nf43

V0XLujo

Conocimiento previos

Balance global Balance por componente

PROBLEMA  ¿Cuáles

son requerimientos y procesos para producir cemento?

CEMENTO  Servicios

Industriales utilizados en la fabricación del cemento.  Equipos industriales utilizados en la fabricación del cemento.  Proceso de extracción y reducción de la materia prima.  Proceso de producción del clinker.  Procesos de envasado del cemento

HISTORIA Fue al principio del siglo diecinueve que LOUIS VICAT (1786-1861), un joven ingeniero civil de 22 años, condujo trabajos de investigación sobre las propiedades hidráulicas en las mezclas de ceniza volcánica y cal. Este aglomerante, que había sido usado desde los tiempos de los romanos, seguía siendo el único material conocido que reaccionará de tal manera en contacto con el agua. Louis Vicat fue la primera persona en determinar con precisión las proporciones de piedra caliza y sílice que se necesitan para hacer la mezcla, que era entonces expuesta al fuego a determinada temperatura y también triturada para obtener un aglomerante hidráulico de uso industrial (o cemento). Louis Vicat publicó los resultados de su investigación, pero no hizo la aplicación para una patente.

Historia:

•La utilización de cementos y aglomerantes, se remonta a: -Egipto, construcción de las pirámides -Griegos y romanos, utilización de los primeros concretos Llamado por los romanos “Opus Cementitium” -En 1724, se busca la cal hidráulica, adicionando arcilla a la mezcla con cal -En 1778, el Sr Aspdin realiza ensayos con rocas de la isla de Pórtland (Inglaterra), es el Padre del cemento Pórtland -En el Perú: la fabricación del cemento se remonta a 1916 al constituirse la CIA Peruana de cemento Pórtland, hoy”Cementos Lima”

COMPONENTES

•SILICE (SiO2) •ALUMINA (Al2O3) •CAL (CaO) •MAGNESIA (MgO)

•ANHIDRIDO CARBONICO (CO2) •OXIDO DE HIERRO (Fe2O3)

Definición: •El cemento es un compuesto de caliza, marga, arcilla, oxido de hierro, etc. Que se somete a un proceso de cocción a altas temperaturas. Al final del proceso obtenemos un material en polvo que se denomina cemento. es un aglomerante. El cemento ligado con agua forma una pasta que endurece al secarse.

C 150 de ASTM International, Especificación para Cemento Portland

TIPOS DE CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO:

-Pórtland Puzolánico tipo IP : Donde la adición de puzolana es del 15 –40 %

del total. -Pórtland Puzolánico tipo I(PM) : Donde la adición de puzolana es menos del 15 %

-Pórtland Puzolánico tipo P : Donde la adición de puzolana es mas del 40%

CEMENTOS ESPECIALES -Cemento Pórtland Blanco -Cemento de Albañilería -Cementos Aluminosos -Cementos compuestos

TIPOS DE CEMENTO • CEMENTO PORTLAND: Cemento hidráulico producido mediante la pulverización del clinker, compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o mas de las formas de sulfato de calcio como una adición durante la molienda TIPOS DE CEMENTO PORTLAND: -Tipo I : normal es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto

en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo.(Edificios, estructuras industriales, conjuntos habitacionales) Libera mas calor de hidratación que otros tipos de cemento

TIPOS DE CEMENTO - Cemento Pórtland -Tipo II : de moderada resistencia a los sulfatos, es el

cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado.(Puentes, tuberías de concreto) -Tipo III : Alta resistencia inicial, como cuando se necesita

que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible o cuando es necesario desencofrar a los pocos días del vaciado -Tipo IV : Se requiere bajo calor de hidratación en que no

deben producirse dilataciones durante el fraguado -Tipo V : Usado donde se requiera una elevada resistencia a

la acción concentrada de los sulfatos (canales, alcantarillas, obras portuarias)

Los cementos PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Los cementos pertenecen a la clase de materiales denominados aglomerantes en construcción, como la cal aérea y el yeso (no hidráulico), el cemento endurece rápidamente y alcanza resistencias altas; esto gracias a reacciones complicadas de la combinación cal – sílice. Ej: Análisis químico del cemento: CaO

63 %

(Cal)

SiO2

20 %

(Sílice)

Al2O3

6%

(Alúmina)

Fe2O3 MgO

3% 1.5 %

(Oxido de Fierro) (Oxido de Magnesio)

K2O + Na2O Perdida por calcinación Residuo insoluble 0.5 % SO3

1% 2%

(Álcalis)

2%

(Anhídrido Sulfúrico)

CaO Residuo

1%

(Cal libre)

Suma

100%

NORMAS DE CALIDAD Características químicas: •Módulo fundente •Compuestos secundarios •Perdida por calcinación •Residuo insoluble

Características físicas: •Superficie específica •Tiempo de fraguado •Falso fraguado •Estabilidad de volumen •Resistencia mecánica •Contenido de aire •Calor de hidratación

Ejemplo: Norma C-150 ASTM Finura Superficie especifica Blaine

3270 cm^2/gr

Estabilidad de volumen

Expansión de autoclave 0.2%

Tiempo de fraguado Prueba Vicat: Fraguado inicial 2h 48m Final 3h 55m Resistencia a la compresión

3 días: 170kg/cm^2 7 días: 225kg/cm^2 28 días: 265Kg/cm^2

Contenido de aire

9.0%

PRODUCCION COMPONENTES DEL CEMENTO: --COMPONENTES ADICIONADOS -Oxido de manganeso

-Álcalis :

-Azufre

-Cloruros

K2O, Na2O -Floruros

FASES MINERALES DEL CLINKER Al combinarse durante el proceso de sinterización en el horno los cuatro elementos: Calcio, Sílice, Aluminio y Hierro; se producen cuatro nuevos compuestos mineralógicos principales en el clinker, que son: -El SILICATO TRICALCICO 3CaO.SiO2 (C3S) ALITA -El SILICATO BICALCICO 2CaO.SiO2 (C2S) BELITA -El ALUMINATO TRICALCICO 3CaO.Al2O3 (C3A) -El FERRO – ALUMINATO TETRACALCICO 4CaO . Al2O3 . Fe2O3 (C4AF)

•El mortero es un aglomerado que se obtiene mezclando aglomerantes y otros aditivos. Un mortero se obtiene con un aglomerante (cemento, cal) + arena + agua. Hay diversos tipos de mortero. Mortero de cemento, mortero de cal, mortero bastardo (cal+cemento), etc. • Cada tipo de mortero tiene distintas dosificaciones. Por ejemplo el mas usado en construcción es el mortero de cemento dosificación (1:1:6) Esto significa seis partes de cemento por cada parte de arena y agua (Agua: arena: cemento) El hormigón es una mezcla de cemento + arido + agua. •

Cemento Andino S.A. cuenta con dos plantas hidroeléctricas que proveen energía, denominadas Carpapata I y Carpapata II, se proyecta construir Carpapata III para alcanzar la capacidad de 24 MW.

Energía

FABRICA DE CEMENTO

EQUIPOS

VIDEO COMO SE FABRICA EL CEMENTO?

https://www.youtube.com/watch?v=mxIb_LkjeXg

ELABORAR UN DOP !

COMBUSTIBLE para el horno

Problema: Aproximadamente el molino tiene un diámetro de 4 m, largo 10m.

Hallar el volumen del molino? Hallar el % ocupado de material en el molino? aproximadamente se usa 2 toneladas de bolas de cero, que volumen ocupa?

COMERCIALIZACION La mayor parte del cemento se comercializa en bolsas de 42.5 K. y el resto a granel, de acuerdo a los requerimientos del usuario. Las bolsas por lo general, son fabricadas en papel krap extensible tipo Klupac con variable contenido de hojas, que usualmente están entre dos y cuatro, de acuerdo a los requerimientos de transporte o manipuleo. En algunos casos cuando las condiciones del entorno lo aconseja, van provistas de un refuerzo interior de polipropileno. También la comercialización del cemento en bolsones con capacidad de 1.5 toneladas. Dichos bolsones se conocen como big bag.

BALANCE DE MATERIA

REFERENCIAS Videos: http://www.youtube.com/watch?v=T03LF0-KEuc&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=ilb9motH1ac Yura: Yura: http://www.youtube.com/watch?v=slRe9bTCvzQ&feature=related Andino: http://www.youtube.com/watch?v=e8FiC-A78qA&feature=related 50 años http://www.youtube.com/watch?v=Z_EgshjhUYY&feature=related ima: http://www.youtube.com/watch?v=7f6ji3nWYY0 Pacasmayo: http://www.youtube.com/watch?v=VRO4UBqZ-6g&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=ilb9motH1ac http://www.youtube.com/watch?v=9y9bd1hF2TM&feature=related 50 años

¡Gracias!

MGTR . ING. NICOLÁS F. ORTIZ VARGAS