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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE TECNOLOGIA CARRERA DE QUIMCA INDUSTRIAL

MEMORIA LABORAL NIVEL: LICENCIATURA DISMINUCION EDL TIEMPO DE RETENCION DE PUZOLANA EN EL CAMBIO DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL DURANTE EL PROCESO DE MOLIENDA EN CEMENTOS VIACHA-SOBOCE S.A. POSTULANTE: JESUS ROLANDO GUTIERREZ HUANCA TUTOR

:

ING. BORIS PARRAGA ANDRADE

TRIBUNAL:

LIC. RAFAEL LOPEZ BERZAIN

TRIBUNAL:

LIC. JORGE VELASCO ORELLANOS

LA PAZ BOLIVIA 2016 1

Agradecimientos

Agradecimientos a la Universidad Mayor de San Andrés, a la Carrera de Química Industrial de la Facultad de Tecnología, a todo el plantel de docentes que aportaron con sus conocimientos para nuestra formación.

Al tutor Ingeniero Boris Parraga A. por su tiempo, dedicación, sugerencias durante la elaboración de este trabajo.

A la fábrica de Cementos Viacha –SOBOCE S.A., al Ingeniero Ing. Valentín Casas y Lic. Carlos Ávila por su colaboración e información brindada para realización de este trabajo.

A mi familia y compañeros de trabajo.

2

DEDICATORIA: A mi Padre Celestial Jehová y mi Salvador Jesucristo. En especial a mi Papa Rufino que ya partió a la presencia del Señor , por su apoyo incondicional, y motivación a mi mamá Manuela por su gran apoyo en todo momento a mi Esposa Susana por su comprensión en esta etapa de mi vida y a toda mi familia que los quiero mucho. “Cuando la sabiduría entrare en tu corazón y la ciencia fuere grata a tu alma” Proverbios 2:10.

3

RESUMEN:

El presente trabajo es realizado en la Planta de Cementos Viacha ya que en busca de la mejora continua que sigue esa línea hace ya mucho tiempo se ha logrado realizar un estudio de cómo mejorar una molienda como es La Disminución del tiempo de retención de puzolana en el cambio de cemento Estándar a Cemento Especial durante el proceso de molienda en Cementos Viacha-SOBOCE S.A. En muchas empresas de cemento siempre hay oportunidades de mejoramiento en cuanto a la seguridad industrial, producción, proceso, medio ambiente, calidad y otros. Con el presente trabajo realizado se obtiene un menor tiempo de cambio y así obtenemos una mejor molienda para satisfacer a nuestros clientes.

El autor.

INDICE GENERAL 4

CAPITULO I DESCRIPCION DE LA ACTIVIDAD LABORAL…………………………………………….………..1 1.1

SOCIEDAD BOLIVIANA DE CEMENTO S.A. ……………………………………………1

1.2

VISION….……………………………………………………………………………………………..3

1.3

MISION………………………………………………………………………………………………..3

1.4

VALORES……………………………………………………………………………………………..4

1.5

POLITICA INTEGRADA DE LA CALIDAD………………………………………………….5

1.6

ORGANIGRAMA EMPRESARIA……………………………………………………………..7

1.7

CARGOS DESEMPEÑADOS……………………………………………………………………8

CAPATULO II DESCRIPCION Y ANALISIS DE UN CASO DE ESTUDIO REAL…………………..………….9 2.1.1 INTRODUCCION:………………………………………………………………………………….9 2.1.2 ANTECEDENTES…………………………………………………………………………..……..10 2.1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………………..…………….10 2.2

OBJETIVOS…………………………………………………………………………………………..10

2.2.2 OBJETIVO GENERAL……………………………………………………………………………..10 2.2.3 OBJETIVOS ESPECIFICOS……………………………………………………..……………….11 2.3

JUSTIFICACION…………………………………………………………………………………….11

2.3.1 JUSTIFICACION EMPRESARIAL…………………………………………..…….…………..11 2.3.2 JUSTIFICACION ACADEMICA…………………………………………………………………11

2.4 MARCO TEORICO 2.4.1 DEFINICION DE CEMENTO………………………………………………………………..….12 5

2.4.2 TIPOS DE CEMENTO…………………………………………………………….………….……12 2.4.3 CEMENTO PORTLAND NORMAL TIPO I……………………………………………..….12 2.4.4 CEMENTO PORTLAND CON PUZOLANA TIPO IP…………………………….……..12 2.4.5 CEMENTOS PUZOLANICOS TIPO P……………………………………………….……….12 2.4.6 CEMENTO PORTLAND CON FILLER CALIZO TIPO IF………………………….…….13 2.5

CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE CEMENTO…………………………….………13

2.5.1 DEFINICION DE PUZOLANAS……………………………………………………………..….14 2.5.2 PUZOLANAS NATURALES…………………………………………………………………..….14 2.5.3 LA PUZOLANA SU FUNCION EN LA INDUSTRIA DEL CEMENTO……………...15 2.6

ELABORACION DEL CEMENTO VIACHA EN SOBOCE S.A.

2.6.1 DIAGRAMA DE ELABORACION DEL CEMENTO……………………………….………17 2.6.2 ELABORACION DEL CLINKER…………………………………………………………….……19 2.6.2.1 PREHOMOGENEIZACION DE LA PIEDRA CALIZA…………………………………….19 2.6.2.2 MATERIAS PRIMAS.………………………………………………………………………………20 2.6.2.3 MOLIENDA DE HARINA CRUDA……………………………………………………………..21 2.6.2.4 CONTROL EN LA PRODUCCION DE LA HARINA CRUDA…………………………..22 2.6.2.5 HOMOGENEIZACION DE LA HARINA CRUDA………………………………………….23 2.6.2.6 PROCESO DE CALCINACION O CLINKERIZACION DE LA HARINA CRUDA…………………………………………………………………………………………………..24 2.6.2.7 MONITOREO DEL PROCESO PRODUCTIVO DE PLANTA………………….……….25 2.6.2.8 SECADO DE PUZOLANA………………………………………………………………………….26 2.6.2.9 MOLIENDA DE CEMENTO……………………………………………………………….………28 2.6.2.10 ENVASE Y DESPACHO DE CEMENTO……………………………………………….……….37 CAPITULO III

6

3.1 CAMBIO DE DOSIFICACION DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL EN PLANTA DE CEMENTOS VIACHA 3.1.1 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCEDIMIENTO DE CAMBIO DE DOSIFICACION DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL……………………………………………………….38 3.3

ANALISIS QUIMICO CONTROL

3.3.1 ANALISIS QUIMICO DE RESIDUO INSOLUBLE POR VIA HUMEDA………..…..…..41 3.3.2 ANALISIS QUIMICO DE RESIDUO INSOLUBLE POR INSTRUMENTACION XRF…………………………………………………………………………………………………………….....……43 3.2PROPUESTA DEL CAMBIO DE DOSIFICACION CON CORTE DE ALIMENTACION DE PUZOLANA……………………………………………………………………………………………….…….…..45 3.4 RESULTADOS……………………………………………………………………………………..………...60 3.5 COSTOS DE PRODUCCION…………………………………………………………………..…………61

CAPITULO IV 4.1

CONCLUSIONES………………:………………………………………………………..…….……….67

4.2

RECOMENDACIONES………………………………………………………………………………..68

GLOSARIO CITAS BIBLIOGRADFICAS…………………………………………………………………………..…………69 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………………………..………71 ANEXOS……………………………………………………………………………………………………..……….73 FOTOS…………………………………………………………………………………………………………..…….93

INDICE DE CUADROS CUADRO 1 COMPOSICION IMPORTANTE EN EL CLINKER………………………..……….18 7

CUADRO 2 CATEGORIA RESISTENCIAS……………………………………………………………….32 CUADRO 3 RESISTENCIAS CEMENTOS PORTLAND, ESPECIAL Y ESTANDAR………..32 CUADRO 4 FRAGUADO CEMENTOS PORTLAND, ESPECIAL Y ESTANDAR…….……..33 CUADRO 5 BLAINE CEMENTOS PORTLAND, ESPECIAL Y ESTANDAR………..……….34

8

INDICE DE FOTOS FOTO 1 FUENTE INE…………………………..………………………………………………………………………….24 FOTO 2 HORNO SECADOR PUZOLANA…………………………………………………………………….….….26 FOTO 3 RADIOFLUORECENCIA DE RAYOS X………………..………………………………………….….…...93 FOTO 4 PLANTA DE CEMENTO VIACHA SOBOCE S.A……..…………………………………………….…..94 FOTO 5 MOLIENDA DE CEMENTO ACH2 …………………………………………………………………….…..95 FOTO 6 MOLIENDA DE CEMENTO ACH2 18 TN/H…………………….……………………………..……....96 FOTO 7 MOLIENDA DE CEMENTO FLS 35 TN/H………………………………………………………..………97 FOTO 8 MOLIENDA DE CEMENTO JPG 65 TN/H……………………………………………………….………98 FOTO 9 CHANCADO 2 TRITURACION DE MATERIAS PRIMAS…………………………………….……...99 FOTO 10 MOLIENDA DE HARINA CRUDA ATOX……………………………………………………….…….100 FOTO 11 SILO FRF ALMACENAMIENTO HARINA CRUDA..………………………………………………101 FOTO 12 HORNO FLS 2 PRODUCCION 2000 TN/H………………………………………………….………102 FOTO 13 COOLER HORNO FLS 2…………………………………………………………………………………..103 FOTO 14 MOLINO DE CEMENTO ACH2 ………………………………………………………………………..104 FOTO 15 MOLINO DE CEMENTO ACH2 CONTROL.…………………………………………………………105 FOTO 16 MOLINO DE HARINA CRUDA ATOX CONTROL……………………………………………......106

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CAPITULO I DESCRIPCION DE LA ACTIVIDAD LABORAL

1.1 SOCIEDAD BOLIVIANA DE CEMENTO S.A. La Sociedad Boliviana de Cemento S.A. (SOBOCE S.A.) fue fundada el 24 de septiembre de 1925, iniciando actividades de producción de cemento en febrero de 1928.10

La Sociedad Boliviana de Cemento S.A., a lo largo de más de 92 años de historia ha logrado anticiparse a las necesidades del mercado, ofreciendo la mejor calidad en sus productos gracias a importantes inversiones, a innovaciones tecnológicas y una mejor administración profesional, manteniendo durante todo este tiempo el liderazgo en la industria nacional del cemento.10

Las principales actividades de SOBOCE S.A., son la producción y comercialización de cemento, para lo cual se dedica también a la explotación de yacimientos mineros relacionados con las materias primas que utiliza como la piedra caliza, arcillas, yeso, óxido de hierro, puzolana, etc.10

SOBOCE S.A. produce cemento, bajo estrictas normas de control de calidad, en sus plantas industriales ubicadas en el departamento de La Paz en la localidad de Viacha, en el departamento de Santa Cruz en la localidad de Warnes y en el departamento de Tarija, en la localidad de El Puente, finalmente, a fines del año 2002 SOBOCE S.A. se adjudica la Planta cementera EMISA del departamento Oruro.10

10

La Planta de Viacha tiene una capacidad instalada de 1,080.000 T.M. de producción de clinker por año y capacidad de 1,035.000 TM de producción de cemento por año; se encuentra ubicada a 2 kilómetros de la ciudad de Viacha y a 32 km. al sur este de la ciudad de La Paz, Provincia Ingavi, del Departamento de La Paz, a una altura de 3850 msnm., y está constituida por tres líneas completas de producción de Clinker y tres de cemento.

La empresa realiza continuamente mejoras tecnológicas que le han permitido aumentar la capacidad de producción de cemento.

En la actualidad se produce cementos portland con puzolana (IP-30 e IP-40) y cemento portland con filler calizo (I-30).

• Cemento (I-30 NB-011/95) "Viacha- Portland".

Cemento de alta resistencia, de uso general, especialmente recomendado para aplicaciones que requieren altas resistencias iniciales y finales.

• Cemento (IP-40 NB-011/95) "Viacha - Especial". Cemento de alta resistencia, de uso general, especialmente recomendado para aplicaciones que requieren altas resistencias iniciales y finales. A diferencia del I-30, este cemento cuenta con propiedades adicionales que enriquecen su aplicación.

• Cemento (IP-30 NB-011/95) "Viacha - Estándar".

11

Cemento de uso y aplicación general, de categoría resistente media, especialmente recomendado para obras donde se requieran valores de resistencias normales.10

La Planta Viacha de la corporación, se encuentra en condiciones de producir otros tipos de cemento de alta calidad a solicitud de sus clientes. La diversificación en la producción de cemento, además de disminuir los costos de producción, mejorar la calidad del producto, segmentar el mercado por usos y aplicación, permite a la empresa obtener ventajas dentro de un mercado bastante competitivo.

Se llevó acabo las actividades laborables en el laboratorio de control de calidad de la empresa SOBOCE S.A. en donde se realizó las pruebas respecto al tema empleado haciendo un seguimiento a la misma.

1.2 VISION ―Hemos fortalecido nuestro liderazgo en la industria del cemento; somos una organización rentable y competitiva; vivimos una cultura de alto desempeño y somos una empresa socialmente responsable. Nuestra empresa es el mejor lugar para trabajar en Bolivia.‖12

1.3 MISION ―Satisfacer con excelencia las necesidades de nuestros clientes con productos y servicios asociados al cemento y sus aplicaciones, siendo para ellos la mejor opción‖12

Comprometidos a:

12



Garantizar

A nuestros accionistas una constante generación de valor y una rentabilidad satisfactoria y sostenible. 

Promover

Para nuestro personal un adecuado ambiente de trabajo, participativo y de alta comunicación, donde pueda desarrollarse integralmente y sea reconocido por su alto desempeño. 

Contribuir

Al desarrollo de la comunidad y proteger el medio ambiente. 

Desarrollar

Relaciones duraderas y de mutuo beneficio con nuestros clientes y proveedores.

1.4 VALORES



INTEGRIDAD

Basamos nuestros accionar en principios de honestidad y transparencia. Respetamos las leyes, las cumplimos y velamos por su cumplimiento. La reputación de la empresa se aha ganado en base a una conducta ética profesional y personal; velamos porque el nombre de SOBOCE sea señal de confianza.12



CONCIENCIA SOCIAL

Consideramos prioritario el mantener el máximo nivel de seguridad en el trabajo, que preserve de salud y la integridad del personal y del entorno.

13

Hacemos un uso racional de los recursos preservando y mejorando el medio ambiente en forma compatible con los intereses actuales de la sociedad y de generaciones futuras.



RESPETO

Las relaciones de trabajo se basan en el respeto por los demás y el propio. El éxito del trabajo en equipo se fundamenta en la confianza y sinceridad de sus componentes así como en la consideración ante los demás.12 

COMPROMISO

Estamos comprometidos con la excelencia, como responsabilidad propia y de la empresa. Solamente se lograra esto asumiendo con serenidad y formalidad el cumplimiento de cada una de las tares, como desafíos personales.

1.5 POLITICA INTEGRADA DE LA CALIDAD POLITICA INTEGRADA La Sociedad Boliviana Cemento es una empresa que se dedica a la producción y comercialización

de materiales para la construcción, entre los que se destacan distintos

tipos de cemento, hormigón premezclado y áridos, brindando adicionalmente servicios de valor agregado para sus clientes. En representación de la empresa, los miembros de la alta dirección se comprometen a:



La satisfacción de las necesidades de sus clientes, ofreciendo productos y servicios que excedan los requisitos establecidos, siendo para ellos, nuestras marcas la mejor opción

14



Cumplir la legislación vigente aplicable a medio ambiente, seguridad y salud ocupacional, así como otros requisitos a los que la organización se adhiera y los relacionados con los aspectos ambientales de sus actividades, productos y servicios.



Una gestión empresarial que proteja la integridad física y la salud de sus trabajadores, colaboradores directos y de otras personas relacionas con sus operaciones, orientando su esfuerzo para prevenir incidentes, lesiones y enfermedades ocupacionales.



Respetar el medio ambiente, prevenir la contaminación y promover la identificación y gestión proactiva de impactos ambientales, riesgos y enfermedades ocupacionales.



Establecer y revisar anualmente objetivos referidos a la calidad, el medio ambiente, la seguridad y la salud ocupacional, directamente relacionados con la estrategia de la empresa.



La mejora continua tanto de la eficacia del sistema de gestión integrado como del desempeño de la calidad, del medio ambiente y de la seguridad y salud ocupacional.



Reafirmar su responsabilidad social con la comunidad a través del compromiso y apoyo a su desarrollo sostenible. 12

15

ORGANIGRAMA EMPRESARIAL PRESIDENCIA AUDITORIA R.S.E. Y COMUNICACIÓN CORPORATIVA

SOPORTE

GERENCIA GENERAL

OPERACIONES Y COMERCIALIZACION

ADMINISTRACION

SEGURIDAD INDUSTRIAL

ABASTO

MEJORA CONTINUA

FINANZAS

MEDIO AMBIENTE

PLANEACION Y DESARROLLO

PROYECTOS

PLANEACION Y CONTROL DE GESTION

INGENIERIA DE PROYECTOS

DESARROLLO DE NEGOCIOS

DESARROLLO DE PROYECTOS

MATERIAS PRIMAS LEGAL OPERACIONES RECURSOS HUMANOS VENTAS TECNOLOGIA Y PROCESOS

MARKETING

HORMIGONES Y ARIDOS LOGISTICA 16

1.7 CARGOS DESEMPEÑADOS Febrero 2000 a junio 2001 Analista de calidad en Cascada Ltda. 

A cargo de las áreas de Control de Calidad y Embotellado y envasado producto terminado y tratamiento de aguas.



Directa dependencia, Jefatura de Control de Calidad

Agosto 2002 a marzo 2003 Trabajos Industriales en Soboce S.A. 

A cargo de las áreas de laboratorio Control de Calidad en el área de Laboratorio de Procesos, Sala de Química, Sala XRF ( Radiofluorecencia de Rayos X ), Preparación de muestras, Sala de Física.



Directa dependencia, Jefe de Control de Calidad.

Agosto 2005 a marzo 2006 Químico de Procesos en Soboce S.A. 

A cargo de las áreas de laboratorio Control de Calidad en el área de Laboratorio de Procesos y Sala de Química.



Directa dependencia, Jefe de Control de Calidad.

Abril 2006 a 2009 de Químico de Procesos a Químico Analista en Soboce S.A. 

A cargo de las áreas de laboratorio Control de Calidad en el área de Laboratorio de Procesos, Sala de Química, Sala XRF (Radiofluorecencia de Rayos X ) EQUIPO SIEMENS 3000 y Preparación de muestras.



Directa dependencia, Jefe de Control de Calidad.

Agosto 2009 a 2016 Químico Analista a Operador de Calidad en Soboce S.A. 

A cargo de las áreas de laboratorio Control de Calidad en el área de Laboratorio de Procesos y Sala de Química, Sala XRF (Radiofluorecencia de Rayos X ) S8 TIGER, RIGAKU y Preparación de muestras. Y en el año 2016 conociendo la funcionalidad del XRD ( X-Ray Diffraction]



Directa dependencia, Jefe de Control de Calidad.

17

CAPITULO II DESCRIPCION Y ANALISIS DE UN CASO DE ESTUDIO REAL 2.1.1 INTRODUCCION: La necesidad de mejorar en la producción de cementos ha hecho énfasis en la generación de oportunidades tal es el caso en el cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial en la molienda del proceso, se plantea una solución, para optimizar el tiempo de esta molienda. En Bolivia tenemos una participación muy importante en cuanto a la producción de cementos como se puede ver a continuación:

Foto 1 (Fuente INE) Este grafico muestra a la planta de Cementos Viacha SOBOCE S.A. que tiene una participación del 30.6% en Bolivia ya que es la única planta en La Paz y tiene una gran 18

participación en el mercado interno, esto nos motiva a generar mejoras en cuanto a la producción y optimización de nuestros productos.

2.1.2 ANTECEDENTES De acuerdo a la generación de oportunidades de mejoras en el proceso de producción y en la estructura de la empresa, se ha llevado los cambios que se requieren para optimizar en el proceso de producción de Cementos, en este caso en los tipos de Cementos que se realizan con el apoyo de la empresa.

2.1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El tiempo de cambio de dosificación en la molienda de Cemento Estándar a Cemento Especial

2.2. OBJETIVOS

2.2.1 OBJETIVO GENERAL

Disminuir el tiempo de retención en dosificación de puzolana para la molienda del cambio de Cemento Estándar a Cemento Especial.

19

2.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS



Método para el cambio en la molienda de Cemento Estándar a Cemento Especial para disminuir el tiempo de retención.



Demostrar los costos de producción antes y después de la molienda en el cambio de tipo de Cemento.

2.3 JUSTIFICACION

2.3.1 JUSTIFICACION EMPRESARIAL

Hacer referencia a la optimización y mejora de los procesos de molienda de cementos, reduciendo los costos con la mejora de volumen de producción y calidad.

2.3.2 JUSTIFICACION ACADEMICA

Este proyecto vincula el sector académico con el productivo, donde el Químico Industrial está preparado para responder en forma práctica en los procesos de elaboración de cementos, produciendo mejoras y el ahorro en costos de producción, conservando la calidad de sus productos. Se aplica materias de operaciones unitarias, instrumentación, química aplicada Inorgánica y química inorgánica.

20

2.4 MARCO TEORICO 2.4.1 DEFINICION DEL CEMENTO El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Conglomerante: dicho de un material capaz de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto, originando nuevos compuestos 2.4.2 TIPOS DE CEMENTO 2.4.3 CEMENTO PORTLAND NORMAL TIPO I Es el cemento de uso más común: cerca del 90 % del cemento utilizado es de tipo normal. El cemento portland normal (Tipo I) es de excelente para construcciones de concreto en general, las cuales no están expuestas a sulfatos del suelo o del agua freática.13 2.4.4 CEMENTO PORTLAND CON PUZOLANA TIPO IP Son los conglomerantes hidráulicos constituidos a base de Clinker en proporción no menor del 70% ni mayor del 94 % en masa, de puzolana natural en proporción no menor del 6 %ni mayor del 30 % en masa y de otros componentes adicionales en proporción comprendida entre el 0 % y el 5% en masa.13 Este núcleo no incluye ni el regulador de fraguado (que deberá añadirse al mismo en la proporción adecuada) ni los eventuales aditivos. 2.4.5

CEMENTOS PUZOLANICOS TIPO P

Son conglomerantes hidráulicos a base de Clinker, Portland en proporción no menor 60 % en masa, de puzolanas naturales, cenizas volcánicas u otros materiales puzolanicos no mayor al 40 % en masa y de otros constituyentes en proporción no mayor al 5 % en masa. Este núcleo no incluye ni el regulador de fraguado (que deberá añadirse al mismo en la proporción adecuada) ni los eventuales aditivos.13

21

2.4.6

CEMENTO PORTLAND CON FILLER CALIZO TIPO IF

Son conglomerantes hidráulicos a base de Clinker Portland en proporción no menor 80 % ni mayor 94 % en masa, Filler Calizo en proporción no mayor del 10 % en masa y de otros componentes adicionales en proporción comprendida entre el 0 % y 5 % en masa. Este núcleo no incluye ni el regulador de fraguado (que deberá añadirse al mismo en la proporción adecuada) ni los eventuales aditivos.13 2.5 CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE CEMENTO. Características del Cemento Viacha Estándar IP- 30 Es un cemento que se aplica para: •

Elementos estructurales en general (zapatas, columnas, vigas, losas, muros)

•

Obras sanitarias en general

•

Hormigones masivos

•

Hormigones en contacto con agentes agresivos.

•

Morteros para todo uso

Características del Cemento Viacha Especial IP- 40 Es apto en obras que requieran altos valores de resistencia iniciales y finales como ser: •

Elementos prefabricados (pretensados, pre moldeados, poste sados).

•

Puentes.

•

Pavimento rígido.

•

Hormigón proyectado.

•

Elementos estructurales que requieran una rápida puesta en servicio. 4

22

2.5.1 DEFINICION DE PUZOLANA

Origen e historia de la puzolana. La puzolana es el nombre que recibe las cenizas volcánicas que provienen de la población de Puzozuli, en las faldas del Vesubio - Italia. Actualmente por puzolana se conoce a una diversidad de rocas, arenas y piedras volcánicas. Su utilización en la antigüedad. Su explotación y uso, principalmente en la construcción, data de la era romana. El panteón de Roma construido en el año 123d.c. mezclando cal, puzolana y agua aligerando el peso en las capas superiores al usar piedra pómez y puzolana no triturada, fue durante 1500 años la mayor cúpula construida, y con sus 43,30 metros de diámetro aún mantiene record como ser la mayor construcción de hormigón no armado que existe en el mundo. En la provincia de Ciudad Real, la puzolana fue utilizada en la construcción de las murallas de la ciudad medieval de Alarcos mezclándola con cal. 2

2.5.2 PUZOLANAS NATURALES Las puzolana se han definido como materiales que, aunque por si mismos no sean aglomerantes, contienen sustancias que a temperatura ordinaria, se combinan con la cal en medio acuoso para formar sustancias insolubles que poseen sustancias cementantes. Las puzolanas naturales incluyen

ciertas rocas incoherentes y compactas, de origen

volcánico; rocas altamente silíceas, posibles residuos de minerales que sufrieron un considerable químico; y materiales silíceos, compuestos por esqueletos de seres vivos. Los depósitos mayores son de origen volcánico, y a partir de ellos se obtiene la mayor parte de la puzolana empleada para la fabricación de cemento puzolanico o para materia prima en la fabricación de Clinker.6

23

2.5.3 LA PUZOLANA SU FUNCION EN LA INDUSTRIA DEL CEMENTO Los cementos que comercializamos están clasificados por la Norma Boliviana, como cementos del tipo ―IP‖, es decir, Portland con Puzolana, debido a la incorporación de este material durante el proceso de molienda, pues deben cumplir con la condición de combinarse con los demás componentes del cemento a la temperatura ambiente y en presencia de agua, formando compuestos idénticos a los del clinker, que es el componente principal del cemento. La puzolana utilizada en la fabricación de nuestros productos, además de cumplir con la importante condición antes señalada, confiere a los cementos propiedades que optimizan su desempeño:

MENOR CALOR DE HIDRATACION Todo cemento al ser mezclado con agua desprende calor, produciendo lo que se denomina ―tensiones de tracción‖ eventualmente estas tenciones podrían producir fisuras, sobre todo en el caso de hormigones masivos. Sin embargo los cementos Viacha permiten una liberación gradual de calor por lo tanto la temperatura de la masa de hormigón es menor disminuyendo las tenciones de tracción y evitando la aparición de fisuras10

MAYOR RESISTENCIA A ATAQUES QUÍMICOS Los suelos y el agua, muchas veces contienen sulfatos, que son combinaciones de azufre con otros elementos químicos. Estos interfieren con el proceso de fraguado del cemento y a veces suelen provocar fisuras. Los cementos Viacha brindan una óptima resistencia a la presencia de estos elementos, pues al mezclarse con el agua, forman un compuesto, que evita que los sulfatos generen tensiones de tracción, eliminando así cualquier tipo de fisuración.10 24

MAYOR RESISTENCIA CONTRA AGREGADOS AGRESIVOS Algunos agregados reaccionan de manera negativa ante la presencia de algunos componentes del cemento denominados ―álcalis‖, produciendo un deterioro prematuro del hormigón. En cambio, las adiciones activas de nuestros cementos tienen la propiedad de reaccionar inmediatamente con los álcalis, impidiendo que los mismos se concentren en la superficie de los agregados; por consiguiente se atenúa la reacción nociva y se impide el deterioro del hormigón. Por eso, los cementos Viacha, pueden ser mezclados con cualquier tipo de agregados sin riesgo.10 MEJOR TRABAJABILIDAD Los cementos Viacha requieren un menor esfuerzo en la elaboración del hormigón, pues la forma

más redondeada de sus partículas y el grado de molienda alcanzando en su

fabricación producen un mejor grado de fricción entre sus elementos. Esto ocasiona en el hormigón fresco un efecto lubricador beneficioso en su colocación compactación y terminado.

MAYOR IMPERMEABILIDAD Al obtenerse mejor compactación y terminación, resultan hormigones menos porosos, por lo tanto más impermeables. Por otro lado, las reacciones químicas que se producen al mezclar nuestros cementos con el agua, forman un gel que rellena los espacios vacíos obteniendo una mayor impermeabilidad. Inclusive cuando existen suelos o aguas con contenido de sulfatos, la reacción de éstos con los cementos Viacha producen componentes beneficiosos que elevan aún más la impermeabilidad del hormigón10

25

(DIAGRAMA DE FLUJO 1) 2.6.1 DIAGRAMA DE ELABORACION DEL CEMENTO

EXPLOTACION DE MATERIAS PRIMAS

TRITURACION DEMATERIAS PRIMAS LINEA 2

PREHOMOGENEZACION DE PIEDRA CALIZA

TRITURACION DEMATERIAS PRIMAS LINEA 1

MOLIENDA DE HARINA CRUDA LINEA 1

CLINKERIZACION

HARINA

MOLIENDA DE HARINA CRUDA LINEA 2

CRUDA

HARINA

HOMOGENEIZACION DE HARINA CRUDA LINEA 1

CRUDA

CLINKER

TRITURACION DEMATERIAS PRIMAS LINEA 1

LINEA 2

SECADO DE PUZOLANA

MOLINO FLS

MOLINO JPG

SILO 1

SILO 2

ESO

MOLINO ACH II

CEMENTO PORTLAND

CEMENTO PORTLAND CON PUZOLANA (IP-30)

SILOS DE ALMACENAMIENTO DE CEMENTO

SILO G

MOLIEN DA DE Y CEMENTO

PUZOLANA

HOMOGENEIZACION DE HARINA CRUDA LINEA 2

(IP-40)

SILO 3

SILO 4

SILO 5

ENVASADO Y DESPACHO

B olsas de 50(Kg)

Bolsas Big-Bag de 2000 (Kg)

Granel 26

2.6 ELABORACION DEL CEMENTO VIACHA EN SOBOCE S.A.

El cemento es un conglomerado hidráulico, de material artificial de naturaleza inorgánica o mineral, que finamente molidos y convenientemente amasado con agua, formaran pastas que fraguan y endurecen tanto al aire como bajo agua. (Conglomerado es aquel material que puede contener a otro, sin necesidad que exista reacción entre ellos y que pasan a formar un conjunto).

El cemento Portland con puzolana, es fabricado a partir del clinker, este es un producto de una transformación química profunda por calcinación de la harina cruda, la cual es producto de la molienda de materias primas: piedra caliza y elementos correctores como arcilla, yeso y oxido de hierro.8

El Clinker químicamente se compone de los siguientes óxidos (datos en %):

CUADRO 1 COMPOSICION DEL CLINKER

PORCENTAJE Oxido de calcio ―cal ― (CaO)

60-69 %

Oxido de silicio ―sílice‖ SiO2

18-24 %

Oxido de aluminio ―alúmina‖ Al2O3

4-8 %

Oxido de Hierro Fe2O3

1-8 %

27

Un adecuado control de cada variable que involucre al proceso, como ser la explotación desde cantera de las materias primas, recepción de las mismas a Planta, la pre homogeneización del componente mayoritario como materia prima: la piedra caliza, el control de la composición química, homogeneización de la harina cruda, calcinación de la misma y finalmente la molienda de cemento.

La EMPRESA SOBOCE S.A. en su Planta industrial de Viacha contempla tecnologías de operación y sistemas modernos de control operativo que dan como resultado una producción de harina cruda crudo, Clinker de muy alta calidad, coadyuvando posteriormente los mismos a la producción de cemento. 8

2.6.2

ELABORACION DEL CLINKER

2.6.2.1 PREHOMOGENEIZACION DE LA PIEDRA CALIZA.

El proceso que con lleva a la reducción de materia primas de trozos grandes a fragmentos pequeños se denomina conminución. La misma se lleva a cabo en dos pasos relacionados, pero de forma separada, como son el chancado y la molienda.

El tamaño de las materias primas con la que se abastece a la chancadora es 70-80 (cm) y el producto (materia prima triturada) debe ser un 100% menor que120 (mm).

Basándose en las dos fuerzas de conminución más conocidas, la compresión y la de impacto se ha desarrollado el diseño de maquinaria para reducción de tamaño.

28

La trituración se caracteriza por la aplicación de una única fuerza de conminución, mientras que en la molienda se efectúa la combinación de compresión y fricción (molino de rodillos) o la combinación de impacto y fricción (molino de bolas.) 10

2.6.2.2 MATERIAS PRIMAS.

La piedra caliza: son rocas sedimentarias de origen químico y orgánico, constituidas esencialmente por carbonatos de calcio y otros elementos como Si, Al, P, Mg y K, los cuales se presentan en forma de óxidos. Su componente mayoritario es el carbonato de calcio (CaCO3), entre 80 - 92 %, tiene como impurezas principales carbonato de magnesio y sílice.

Arcilla: segundo elemento más importante para la fabricación del cemento, esta formado hidrosilicatos de alúmina.

El óxido de hierro: el uso de esta materia prima está sujeto a la composición de la arcilla, es decir su porcentaje de dosificación varia de acuerdo al contenido de sílice en la arcilla, si es demasiado alto o un contenido de óxido de hierro demasiado bajo. El óxido de hierro tiene una pureza de aproximadamente 70-72 % e impurezas como la sílice. Yeso: tiene una pureza aproximada de 90-95 % en sulfato de calcio bihidratado (CaSO4.2H2O) y las impurezas están compuestas principalmente de sílice. El yeso se descompone rápidamente a temperaturas elevadas por tal razón se usa para combinar los álcalis, que son perjudiciales en el proceso de clinkerización.8

También se usa como regulador del tiempo de fraguado en el cemento.

29

Una vez triturada la materia prima, entramos a la etapa pre homogeneización de la piedra caliza. Para este proceso se utiliza un apilador para depositar la materia prima, este apilamiento es longitudinal por el método de mezclas por capas o Chevron. Un puente rascador posteriormente extrae transversalmente una capa homogénea por medio de escarificadores, el material derribado es transportado por medio de paletas hacia la cinta de transporte que llevara el material a sus respectivas tolvas dosificadoras.

Si bien es cierto que la desviación estándar de las oscilaciones de composición del material a su entrada en pila no se puede alterar, es posible reducir en un alto porcentaje las variaciones por este método.

2.6.2.3 MOLIENDA DE HARINA CRUDA.

La molienda de harina cruda es uno de los procesos más importantes dentro la fabricación del cemento ya que en esta se lleva a cabo la molienda de las materias primas que han sido pre homogeneizadas anteriormente.

El principio de operación de los molinos verticales se basa en un sistema de tres rodillos de molienda con sus respectivos brazos hidráulicos y una mesa de molienda horizontal.

La alimentación al molino se la realiza por la parte superior, el material cae en la mesa molturadora o mesa de molienda. El producto obtenido de la molienda es la harina cruda, que tiene sus propias características químicas y físicas.8

30

2.6.2.4 CONTROL EN LA PRODUCCION DE LA HARINA CRUDA.

El tamaño de alimentación de cada una de las materias primas deber ser un 100% menor que 120 (mm) y con un máximo del 2% en una malla de 98 (mm).

La producción de harina cruda dentro el molino vertical toma dos aspectos fundamentales: el tamaño de partícula y la composición química, este último aspecto consiste en la evaluación de la concentración de los óxidos de calcio, silicio, aluminio y hierro. La relación y proporción en la que deben estar presentes estos óxidos se evalúa mediante ecuaciones matemáticas denominadas módulos químicos de los cuales, los más importantes son el grado de saturación de cal (LSF), módulos de silicio (SIM) y alúmina (ALM).

El módulo de silicio representa la relación en peso del SiO2 a la suma de Al2O3 y Fe2O3.

El módulo de silicio creciente implica empeoramiento de las condiciones de cocción del crudo por descenso de la fase líquida y baja tendencia a la formación

de costra. Por

descenso del módulo de silicatos crece la cantidad de fase líquida; esto condiciona la buena aptitud a la cocción del clinker y a la formación de costra.

El módulo de alúmina representa la relación en peso de alúmina a óxido de hierro. Denominado también modulo fundente ya que sus óxidos definen la calidad y formación de fase liquida en el horno en la zona de sinterización.8

31

Un módulo de alúmina alto para un módulo de silicato bajo da como resultado, entre otras cosas, un cemento de fraguado rápido ya que exige mayor cantidad de yeso para su regulación.

El módulo de saturación de la cal representa la relación del CaO con los óxidos de aluminio, silicio y hierro siendo, que evalúa la calidad de la harina cruda y el Clinker.

Estos módulos son, en esencia los parámetros a controlar por todo el sistema QCX, basado en un orden de jerarquía entre ellos, es decir un control diferenciado de acuerdo a la configuración del sistema en la planta.8

2.6.2.5 HOMOGENEIZACION DE LA HARINA CRUDA.

La harina cruda obtenida en la molienda, es transportada hacia el silo homogeneizador denominado FRF silo (fuller random flow) de 4000 (t), donde es fluidificado por medio de aire comprimido produciéndose un efecto de mezcla de la harina cruda dentro el silo, esta homogenización se consigue manteniendo toda la harina cruda crudo bruta del silo en un movimiento constante de descenso, pero a velocidades controladas y diferentes en toda la sección del silo, de tal forma que el polvo crudo, es retenido durante periodos de tiempo

32

ampliamente diferentes y abandonara el silo después de un periodo largo de tiempo, mezclada con la harina cruda producida durante otras horas complemente distintas.10

2.6.2.6 PROCESO DE CALCINACION O CLINKERIZACION DE LA HARINA CRUDA.

La harina cruda ingresa al precalentador a una temperatura aproximada de 50ºC y cae por el precalentador, haciendo que la harina cruda alcance aproximadamente los 800ºC al terminar de caer. El tiempo de permanencia del polvo crudo es aproximadamente de 25–30 segundos, en los cuales se encuentra en contacto con los gases de circulación, y que representa el tiempo de permanencia del crudo a través de las cinco etapas de intercambio térmico en los respectivos ciclones. Los gases que ingresan a unos 1000ºC, salen aproximadamente a 350ºC.

Para lograr un eficiente rendimiento y el cumplimiento de los objetivos propuestos en esta etapa, es necesario controlar los siguientes factores: regulación de succión, ingreso de aire falso al sistema, temperatura y gases de circulación. La temperatura en la zona de clinkerización se fija midiendo el contenido de óxido de calcio (CaO) que no se combina con la sílice (SiO2), para formar los silicatos correspondientes del clinker, recibiendo el nombre de cal libre; el otro parámetro de control es el Peso litro.

Al terminar de caer por el pre-calentador el material ha alcanzado ya aproximadamente los 800°C, entrando al horno hasta alcanzar los 1400°C, produciéndose la clinkerización.8

33

Una vez formado el clinker es enfriado rápidamente, en el enfriador de parrillas fijas y móviles, para prevenir la descomposición del silicato tricálcico (C3S) ó alita en silicato dicálcico (C2S) ó belita y cal libre.

Enfriador de clinker tipo Parrillas: el clinker después de haber alcanzado una temperatura máxima de aproximadamente 1400oC, se enfría hasta su temperatura de descarga. El clinker sale entonces del horno a una temperatura entre 1300 y 1400 oC para caer sobre el enfriador de parrilla a 1200oC y lo enfría entre 50 a 70ºC sobre la temperatura ambiente aproximadamente. El principal cometido del equipo de enfriamiento es: enfriar el clinker granulado, evitar la formación de cristales largos que podrían tener mala influencia sobre la calidad del cemento, facilitar su manejo y almacenamiento, permitir la estabilización de las fases mineralógicas del clinker y recuperar una parte de la energía calorífica contenida en el clinker, ya que dicha energía es transmitida al aire refrigerante que después de haber salido del enfriador, se utiliza en el horno, calcinador y molienda de crudo. 2.6.2.7 MONITOREO DEL PROCESO PRODUCTIVO DE PLANTA. Todo este proceso es monitoreado en tiempo real desde un panel central por medio del sistema FLSA Software de Desarrollo en Tiempo Real (SDR) que es un conjunto de programas, procesos y funciones diseñadas para hacer interfaces con la operación de la Planta. El sistema Control Experto y Supervisión (ECS) procesa los datos de SDR y envía información de comandos al SDR cuando el Controlador de Proceso inicial el control. Los diagramas mímicos son los esquemas que presentan la maquinaria de la Planta y la instrumentación del proceso, teniendo la opción de obtener: gráficos del proceso, de arranque o control de grupo de motores, parámetros de control, niveles de alarmas dentro el proceso, carátulas de control, curvas de tendencias para observar y analizar datos históricos. Diagrama de bloques del sistema ECS: es un sistema de control basado en computadoras. Dentro de este sistema se encuentran los programas básicos para la obtención de datos, supervisión, control, configuración de sistema, reportes, e interfaces de operador10 34

2.6.2.8 SECADO DE PUZOLANA. La puzolana se define como aquel material que contiene constituyentes capaces de combinar con la cal a temperaturas normales de operación, para formar compuestos estables con propiedades hidráulicas. FOTO 2 HORNO SECADOR PUZOLANA

Las puzolanas se pueden clasificar como naturales y artificiales. Las naturales son materiales de origen volcánico y/o orgánico. Las artificiales están formadas por productos de los tratamientos térmicos de materiales naturales, como arcilla, pizarras y cenizas de carbón pulverizado. En época seca la puzolana llega a Planta con una humedad de 12 a 18% y en época de lluvias este porcentaje se incrementa en 18 a 27% de humedad. La función del horno rotatorio de puzolana es secar la misma y obtener una humedad a la salida de entre 1.5 a 3 %. Las temperaturas que oscilan dentro el horno a la entrada y salida son de 650º C y 110º C, respectivamente.

35

(DIAGRAMA DE FLUJO 2) DIAGRAMA DEL PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO ESPECIAL Y CEMENTO ESTANDAR

PUZOLANA DE YACIMIENTO

YESO DE YACIMIENTO

ALMACENAMIENTO DE CLINKER

PROCESO DE CHANCADO

DOSIFICACION CLINKER

SECADO DE PUZOLANA

DOSIFICACION PUZOLANA

DOSIFICACION YESO

MOLINO DE CEMENTO ACH2

SILO DE ALMACENAMIENT O DE CEMENTO ESTANDAR

SILOS DE ALMACENAMIENTO EMENTO ESPECIAL C

SILO G

SILO 1

SILO 2

ENVASADO Y DESPACHO

Bolsas de 50(Kg)

SILO 3

SILO 4

SILO 5

ENVASAD O Y DESPACHO

Bolsas Bi g-Bag de 2000 (Kg)

B olsas de 50(Kg)

Bolsas Big-Bag de 2000 (Kg)

Granel

36

La puzolana que sale de horno de secado es depositado a sus respectivos silos, posteriormente con el clinker y yeso son dosificados al molino de cemento y producir el cemento portland con puzolana IP-40 y/o IP-30.

2.6.2.9 MOLIENDA DE CEMENTO.

La molienda se entiende como la reducción de materiales a polvo. El Clinker producido por el horno, más la adición de cierta cantidad de yeso y puzolana seca, son reducidos a polvo fino, con lo que se obtiene el producto final de todo el proceso en Planta Viacha: • Cemento Portland con Puzolana IP-30. • Cemento Portland con Puzolana IP-40. El objeto de la molienda es el aumento de la superficie especifica de un material, siempre de acuerdo con una distribución granulométrica establecida. En la industria del cemento el consumo de energía eléctrica más alto se radica a la molienda de crudo y clinker.10 La molienda de cemento vía seca en Planta es realizada en molinos tubulares con cuerpos moledores (bolas de acero aleado). Los cuerpos moledores, con el material por el efecto de movimiento de rotación del molino, se elevan junto al costado ascendente del tubo: después de alcanzar una cierta altura se vuelcan (en cascada y/o en catarata). La altura efectiva alcanzada depende de un cierto numero de factores: la velocidad del molino, el tipo de revestimiento, la composición y forma de los cuerpos moledores, el grado de llenado (porcentaje de carga del molino) y las propiedades de la materia prima que se alimenta al molino. El trabajo de reducción se efectúa a la vez durante el movimiento ascendente y en la subsiguiente caída en cascada/catarata de la mezcla del material y cuerpos moledores. En la primera parte de este ciclo, es decir en la fase ascendente el material se reduce principalmente por la acción compresiva y corte, luego cuando cae al fondo del molino, se somete mayormente al choque y percusión.10 37

Los molinos se pueden clasificar de acuerdo a varios criterios: Por el número de compartimientos o cámaras: • Molino de una sola cámara. • Molino de dos o más cámaras. Por naturaleza del proceso de molienda: Vía húmeda: • En circuito cerrado • En circuito abierto. Vía seca: • En circuito abierto • En circuito cerrado (con equipo clasificador). Los cuerpos moledores que se utiliza en la molienda de cemento en Planta Viacha son bolas de acero al cromo (18 a 20 % de Cr), con una dureza de 58- 62 HRC. El diámetro de las mismas oscila entre en 20 a 90 (mm). El molino se reviste con placas de blindaje de acero para compartimientos o cámaras de molienda de gruesos y de finos, las mismas deben resistir las fuerzas de impacto causadas por el levantamiento continuo de los cuerpos moledores, así como el desgaste causado por la fricción entre los cuerpos moledores y las placas mismas. Los tipos mas comunes son los de acero al manganeso (12 a 14% de Mn), con una dureza de 20-25 HRC, durante la operación, el impacto de los cuerpos moledores aumenta la dureza de superficie hasta 40 HRC o las de acero de alto cromo (12-25 % de Cr), con una dureza de 50-55 HRC. El espesor fluctúa entre 30 y 70 (mm) y depende del diámetro del molino.10

38

Para mantener la eficiencia de la molienda a lo largo del molino se requiere una graduación de los cuerpos moledores, esto se logra subdividiendo al molino en una cámara de molienda de gruesos y una de finos, separados por un diafragma intermedios. Los compartimientos o cámaras para la molienda de gruesos están frecuentemente equipados con placas o blindaje levantador solamente. Los compartimientos para la molienda de finos están frecuentemente equipados con placas o blindaje clasificador. Estas placas segregan automáticamente a los cuerpos moledores, es decir dirigen los cuerpos moledores grandes hacia el extremo del compartimiento de entrada, con un decrecimiento progresivo del tamaño de las bolas al acercarse las mismas al extremo de salida del molino. En molinos de una sola cámara se pueden utilizar las llamadas placas levantadorasclasificadoras. El proceso de molienda en circuito abierto consiste en varias cámaras de molienda separado por diafragmas intermedios. El material de alimentación es pre molido en la primera cámara y remolido en las cámaras subsiguientes hasta lograr la finura del producto final. El calor generado dentro del molino es retirado por aire, la corriente del flujo de aire es limitada por la velocidad máxima dentro del molino. El proceso de molienda en circuito cerrado consiste generalmente de un molino con dos cámaras. La primera cámara con placas de blindaje levantador y la segunda cámara con placas de blindaje clasificador-levantador. El material que abandona la salida del molino es alimentado a un elevador de cangilones y dirigido a un separador dinámico, el material de rechazo del separador es regresado al molino para su molturación. El aire de ventilación que circula dentro del molino es muchas veces dirigido a un separador estático, en el cual las partículas grandes son precipitadas por la corriente del aire para ser alimentadas al circuito del separador dinámico. El separador de gruesos puede ser ajustado de tal forma que las partículas finas que lleva el aire tiene ya la finura deseada del producto. Las corriente de aire es desempolvada posteriormente por un colector de mangas mecánico o un filtro electrostático.10

39

Tipos de Separadores dentro el proceso de molienda.

Un separador tiene la propiedad de dividir la corriente de un material fluyente, en dos corrientes separadas. En el caso ideal de separación de partículas, una corriente debería contener únicamente material fino (producto) y la otra únicamente material grueso (rechazo). Por tanto, ambos productos deberían estar caracterizados por una superficie específica y características de tamaño de partículas determinadas, respectivamente. Los separadores que se utilizan en la industria del cemento pueden ser clasificados en dos grandes grupos: estáticos y dinámicos. El separador más representativo es el separador por aire y esta en el grupo de separadores dinámicos, el principio es el siguiente: una partícula en una corriente rotativa de aire queda sometida a la interacción de tres fuerzas: la fuerza ejercida por el aire, la fuera de gravedad y la fuerza centrifuga, siendo estas dos ultimas fuerzas dependientes de la masa y no del tamaño de la partícula. Si la fuerza efectiva ejercida sobre la partícula por la corriente de aire excede a la resultante de la gravedad, la partícula se cae y si la fuerza centrifuga es la que predomina, la partícula es empujada contra las paredes del separador, de modo que cuando se ara su movimiento se precipita como en un ciclón separador ordinario. Los separadores estáticos, son denominados así porque no requieren partes rotatorias para realizar su separación, el aire es el medio transportador para introducir el material de alimentación al separador, El separador realiza únicamente la función de separación de las partículas finas y no la función de recolección de las mismas.10

40

ESPECIFICACIONES PARA LOS CEMENTOS Resistencias del Cemento. Respecto a las categorías resistentes, la Norma marca tres niveles diferentes, de acuerdo a las resistencias que se obtengan en el ensayo a compresión simple de cubos de mortero, según la siguiente tabla:10 CUADRO 2 CATEGORIA RESISTENCIAS

Resistencia mínima

Resistencia mínima

Resistencia mínima

a 3 días (Mpa)

a 7 días (Mpa)

a 28 días (Mpa)

ALTA

17

25

40

MEDIA

-

17

30

CORRIENTE

-

15

25

CATEGORIA

Las categorías resistentes media y corriente, la norma no específica valores a los tres días. Los cementos actualmente comercializados, presentan las siguientes resistencias promedio: CUADRO 3 CATEGORIA CEMENTOS PORTLAN D, ESPECIAL Y ESTANDAR RESISTENCIAS

CATEGORIA

Resistencia

Resistencia mínima a

Resistencia mínima

mínima a 3 días

7 días (Mpa)

a 28 días (Mpa)

(Mpa) Viacha Portland I-30

>10

>17

>30

Viacha Especial IP-40

>17

>25

>40

Viacha Estándar IP-30

>10

>17

>30

41

En la última tabla se muestra que las resistencias de los cementos que producen en Planta Viacha superan ampliamente los valores exigidos por la Norma para la categoría resistente alta.10 Tiempo de fraguado del Cemento.

La Norma Boliviana NB-011, indica que para cementos pertenecientes a las categorías resistentes alta y media, el tiempo de fraguado inicial deber ser mayor a 45 minutos y el tiempo de fraguado final menor a 10 horas. Nuestros cementos presentan los siguientes valores:

CUADRO 4 FRAGUADO CEMENTOS PORTLAND, ESPECIAL Y ESTANDAR

Tiempo de fraguado inicial

Tiempo de fraguado final

Hr:min

Hr:min

Viacha Portland I-30

1

12

Viacha Especial IP-40

0:45

10

Viacha Estándar IP-30

1

12

CEMENTO

Estos tiempos de fraguado, han demostrado ser adecuados en todos los procesos constructivos, pues permiten elaborar morteros y hormigones con apropiados rendimientos en mano de obra.10

42

Superficie Específica (Blaine).

La superficie específica es un concepto que se aplica para medir la finura de materiales particulados. Por ejemplo: arena, arcilla y cemento. Como definición de superficie específica: es la suma de las superficies de todas las partículas contenidas en la unidad de masa. Generalmente se usan las unidades de: cm2/g y cm2/kg. Mientras más finas son las partículas de un conjunto, mayor es su superficie especifica. Los cementos más finos presentan una mayor superficie en contacto con el aguay en consecuencia, el fraguado y el endurecimiento serán más rápidos. La mediación de la superficie específica se realiza mediante el método indirecto con el aparato, basado en la permeabilidad de una muestra de cemento compactado al paso del aire. Los resultados son expresados en unidades (blaine) que equivalen a cm2/g. La Norma Boliviana NB-011 establece que la superficie específica para cualquier categoría resistente y para cualquier tipo de cemento debe ser mayor a 2600 cm2/g. Nuestros cementos presentan los siguientes valores, cumpliendo holgadamente las especificaciones de la Norma.10 CUADRO 5 BLAINE CEMENTOS PORTLAND, ESPECIAL Y ESTANDAR

BLAINE CEMENTO

(cm2/g)

Viacha Portland I-30

>3100

Viacha Especial IP-40

>3100

Viacha Estándar IP-30

>3100

43

Especificaciones Químicas del Cemento.

En este caso la Norma Boliviana NB-011, hace distinciones para cada uno de los cuatro tipos de cemento admitidos para su comercialización. En los cuadros siguientes mostramos las especificaciones concernientes a los cementos Portland puros a manera informativa y las especificaciones para cementos Portland con puzolana (Cementos SOBOCE S.A.).10 CUADRO 6 CEMENTO PORTLAND TIPO I Norma

Viacha I-30

Características Químicas

Boliviana

Pérdida por calcinación (%max)

5

1.2

Residuo Insoluble (% max)

3

2.5

Trióxido de azufre (% max)

3.5

2

Oxido de magnesio (% max)

6

2.5

CUADRO 7 CEMENTO PORTLAND CON PUZOLANA TIPO IP-40, IP-30 Viacha Especial

Viacha Estándar

IP-40

IP-30

7

2

2

Residuo Insoluble (% max)

-

17

29

Trióxido de azufre (% max)

4

2.4

2.7

Oxido de magnesio (% max)

6

2.6

2.2

Características Químicas

Norma Boliviana

Pérdida por calcinación (%max)

44

PARAMETROS DE CONTROL EN CEMENTOS VIACHA PARA CEMENTOS PUZOLANICOS TIPO IP.

Se tiene los siguientes parámetros de control en Laboratorio y es donde nos vamos a medir en cuanto al Residuo Insoluble (R.I.) y por tanto estos parámetros son tanto para el procedimiento teórico y practico en análisis por este método.

TIPOS DE CEMENTO IP-30 CEMNTO ESTANDAR (R.I.) IP-40 CEMNTO ESPECIAL (R.I.)

LIMITE INFERIOR

LIMITE SUPERIOR

25

28

9

12

Y estos parámetros son los cuales vamos a regirnos para desarrollar el presente trabajo en la optimización de una molienda de Cemento.

45

2.6.2.10 ENVASE Y DESPACHO DE CEMENTO. El cemento como producto terminado, se almacena en 5 silos. Los mismos son destinados de acuerdo a requerimiento. CUADRO 8 ALMACENAMIENTO SILOS Descripción del SILO

Capacidad de Almacenamiento (TM)

Silo G

2000

Silo 1

110

Silo 2

110

Silo 3

110

Silo 4

110

Silo 5

180

El cemento se extrae del fondo de los silos por inyección de aire comprimido, posteriormente transportado por tornillos sin fin a elevadoras de carga de cangilones, de donde el cemento es transportado hacia zarandas donde se separa impurezas y cuerpos extraños del polvo fino, posteriormente es transportado por sistemas aerofluidificantes (airslides) a cuatro tolvas y de estas a tres ensacadoras en línea y sistema de despacho a granel y/o bolsas big-bag. Cada ensacadora en línea comprende una fila de tres o cuatro boquillas de llenado, con una capacidad que oscila entre 30 a 45 (t/h). El embolsado en las ensacadoras en línea es de una capacidad de 50 Kg, en bolsas de papel, la misma esta cerrada en todos sus lados excepto por una pequeña abertura situada en un canto, por el cual el cemento se introduce en el saco de papel. Como resultado del exceso de presión que se origina en el interior del saco, esta abertura se cierra automáticamente, como una válvula sin retorno, completándose la operación de llenado.10

46

CAPITULO III 3.1 CAMBIO DE DOSIFICACION DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL EN PLANTA DE CEMENTOS VIACHA 3.1.1 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCEDIMIENTO DE CAMBIO DE DOSIFICACION DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL

ENVASE SOLICITA CEMENTO ESPECIAL A PRODUCCION

SE AUTORIZA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO A PANEL CONTROL CENTRAL REALIZA EL CAMBIO

SE CAMBIA EN MOLIEND A DE CEMENTO LA DOSIFICACION DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL PARA MOLINO DE CEMENTO

CUMPLIDOS LOS PARAMETROS POR CONTROL DE CALIDAD SE AUTORIZA EL PASO AL SILO DE CEMENTO ESPECIAL

SE MANDA AL SILO DE ALMACENAMIENTO DE CEMENTO ESPECIAL

LABORATORIO REALIZA EL SEGUIMIENTO RESPECTIVO DEL CAMBIO CON ANALISIS DE XRF Y VIA HUMEDA

DESPACHO AL MERCADO

47

ANTERIORMENTE SE REALIZABA LO SIGUIENTE: Se realizaba el cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial pero sin alterar la alimentación de puzolana, en este caso se esperaba hasta que llegue a los parámetros de control de calidad del Cemento Especial se haga un seguimiento químico cómo se comporta el mismo.

MOLINO DE CEMENTO (INICIO DEL CAMBIO) con receta Cemento Estándar. Alimentación al molino de 18 Tn/h CUADRO 9 MOLIENDA DE CEMENTO DOSIFICACIONES CEMENTO ESTANDAR CLINKER

PUZOLANA

YESO

TOTAL

PORCENTAJES

70.00

22.00

8.00

100.00

Tn/h

12.60

3.96

1.44

18

MOLINO DE CEMENTO (FINAL DEL CAMBIO) con receta Cemento Especial. Alimentación al molino de 16 Tn/h CUADRO 10 MOLIENDA DE CEMENTO DOSIFICACIONES CEMENTO ESPECIAL CLINKER

PUZOLANA

YESO

TOTAL

PORCENTAJES

84.00

8.00

8.00

100.00

Tn/h

13.44

1.28

1.28

16

Cuando se realizaba anteriormente sin el corte de alimentación de puzolana el tiempo de cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial duraba el tiempo como de 3, 4 horas en llegar a los parámetros de control de calidad y se esperaban los resultados para el cambio de tipo de Cemento por eso se buscó una solución para mejorar este cambio de receta ya que era importante para la empresa y para sus colaboradores.

48

41

3.3 ANALISIS QUIMICO DE CONTROL 3.3.1

ANALISIS QUIMICO DE RESIDUO INSOLUBLE POR VIA HUMEDA

3.3.2 ANALISIS QUIMICO DE RESIDUO INSOLUBLE POR PATRON 114q POR VIA HUMEDA (ANEXO 3) 3.3.3 ANALISIS QUIMICO PARA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL ANTERIORMENTE POR VIA HUMEDA.

Se analizan muestras del Molienda de cemento cuando se está trabajando con Cemento Estándar y posteriormente se Cemento Especial.

CUADRO 11 R.I.teorico(Antes) VS R.I.practico(Antes)

HRS

RIteo

Ripractico

HR 01

23,65

22,13

HR 03

25,08

24,70

HR 05

27,77

25,97

HR 07

25,14

24,55

HR 09

14,97

13,87

HR 11

9,87

8,56

HR 13

9,29

8,23

HR 15

9,21

8,07

HR 17

8,93

7,78

HR 19

8,85

7,62

HR 21

9,66

8,34

HR 23

10,31

9,15

HR 01

11,16

10,09

HR 03

10,91

10,67

42

GRAFICO 1.11 R.I.teorico(Antes) VS R.I.practico(Antes)

30,00

30,00

25,00

25,00

20,00

20,00

15,00

15,00

10,00

10,00

5,00

5,00

0,00

0,00 HR 01 HR 03 HR 05 HR 07 HR 09 HR 11 HR 13 HR 15 HR 17 HR 19 HR 21 HR 23 HR 01 HR 03

RIteo

Ripractico

Como se observa existe una relación entre el R.I. práctico y el R.I. teórico podemos evidenciar que los resultados son paralelos después de analizar las muestras durante el cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial. Esto se determinaba cuando se realizaba el cambio de tipo de cemento anteriormente sin cortar la puzolana.

43

3.4.4 ANALISIS QUIMICO PARA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL ANTERIORMENTE POR VIA INSTRUMENTACION

XRF

SE

ANALIZA

TAMBIEN

SiO

Y

R.I.

(TEORICO).

CUADRO 12 DE SiO (Antes) VS R.I.teo (Antes)

HRS

SiO2

RIteo

HR 01

33,00

23,65

HR 03

33,69

25,08

HR 05

34,98

27,77

HR 07

33,72

25,14

HR 09

28,83

14,97

HR 11

26,38

9,87

HR 13

26,10

9,29

HR 15

26,06

9,21

HR 17

25,93

8,93

HR 19

25,89

8,85

HR 21

26,28

9,66

HR 23

26,59

10,31

HR 01

27,00

11,16

HR 03

26,88

10,91

44

GRAFICO 1.12 DE SiO (Antes) VS R.I.teo (Antes)

40,00

30,00

38,00 25,00

36,00 34,00

20,00

32,00 30,00

15,00

SiO2 RIteo

28,00 10,00

26,00 24,00

5,00

22,00 20,00

0,00 HR 01

HR 03

HR 05

HR 07

HR 09

HR 11

HR 13

HR 15

HR 17

HR 19

HR 21

HR 23

HR 01

HR 03

En esta grafica nota una relación entre el SiO y el R.I. teórico podemos evidenciar que los resultados son parcialmente paralelos después de analizar las muestras durante el cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial. Esto se determinaba cuando se realizaba el cambio de tipo de cemento anteriormente sin cortar la puzolana.

45

3.2

PROPUESTA DEL CAMBIO DE DOSIFICACION CON CORTE DE ALIMENTACION DE PUZOLANA

3.2.1

DIAGRAMA DE FLUJO ANTERIOMENTE PARA CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL CON LA PRUEBA

ENVASE SOLICITA CEMENTO ESPECIAL A PRODUCCION

SE AUTORIZA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO A PANEL CONTROL CENTRAL REALIZA EL CAMBIO

SE CAMBIA LA DOSIFICACION DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL PARA MOLINO DE CEMENTO AL SILO CEMENTO ESTANDAR

CUMPLIDOS LOS PARAMETROS POR CONTROL DE CALIDAD SE AUTORIZA EL PASO AL SILO DE CEMENTO ESPECIAL

SE ALMACENA AL SILO DE CEMENTO ESPECIAL

SIMULTANEAMENTE EN EL CAMBIO SE CORTA LA PUZOLANA EN DOSIFICACION POR ALREDEDOR DE UNOS 15 MIN

LABORATORIO REALIZA EL SEGUIMIENTO RESPECTIVO DEL CAMBIO CON ANALISIS DE XRF Y VIA HUMEDA

DESPACHO AL MERCADO

46

CON LA PRUEBA: Ahora veremos como cambiarían las condiciones cuando se realizaba el cambio de tipo de cemento pero cortando simultáneamente la alimentación de puzolana por 15 min en dosificación de puzolana, para que el tiempo sea más corto y se tengan resultados se realiza un seguimiento químico cómo se comporta el mismo. MOLINO DE CEMENTO (INICIO DEL CAMBIO) con receta Cemento Estándar. Alimentación al molino de 18 Tn/h CUADRO 13 MOLINO DE CEMENTO PRUEBA CEMENTO ESTANDAR CLINKER

PUZOLANA

YESO

TOTAL

PORCENTAJES

70.00

22.00

8.00

100.00

Tn/h

12.60

3.96

1.44

18

MOLINO DE CEMENTO (FINAL DEL CAMBIO) con receta Cemento Especial.

Alimentación al molino de 16 Tn/h haciendo el corte de puzolana durante 15 min CUADRO 14 MOLINO DE CEMENTO PRUEBA CON CORTE DE PUZOLANA EN CAMBIO DE TIPO DE CEMNTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL CLINKER

PUZOLANA

YESO

TOTAL

PORCENTAJES

92.00

0.00

8.00

100.00

Tn/h

14.72

0.00

1.28

16

Luego se dosifica como Cemento Especial después del tiempo del corte:

47

CUADRO 15 MOLINO DE CEMENTO PRUEBA CEMENTO ESPECIAL CLINKER

PUZOLANA

YESO

TOTAL

PORCENTAJES

84.00

8.00

8.00

100.00

Tn/h

13.44

1.28

1.28

16

El procedimiento que se ejecuto fue de un corte de alimentación de puzolana en la dosificadora por lapso de 15 min para aumentar la velocidad de cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial

48

49

ANALISIS QUIMICO PARA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL CON LA PRUEBA POR VIA HUMEDA. Se analizan muestras del Molino de cemento cuando se está trabajando con Cemento Estándar y posteriormente se cambia a Cemento Especial. Ahora veremos con la prueba que se realiza con el corte de puzolana y los resultados son los siguientes:

CUADRO 16 R.I.teórico(Despues) VS R.I.practico(después)

Comentario Riteo(Despues) Ripractico(despues) HR 05

26,77

25,34

HR 07

26,08

24,90

HR 09

25,04

23,89

HR 11 25,60 24,45 GRAFICO R.I. (PRUEBA) VS R.I. (V.H.) HR 13 10,95 9,78 HR 15

10,47

9,34

HR 17

12,16

11,01

HR 19

11,27

10,32

HR 21

10,33

9,12

HR 23

9,43

8,54

HR 01

10,70

9,44

HR 01

11,06

9,89

HR 03

10,39

9,25

HR 05

11,89

10,65

50

GRAFICO 1.16 R.I.teórico(Despues) VS R.I.practico(después)

30,00

30,00

25,00

25,00

20,00

20,00

15,00

15,00

10,00

10,00

5,00

5,00

0,00

0,00 HR 05 HR 07 HR 09 HR 11 HR 13 HR 15 HR 17 HR 19 HR 21 HR 23 HR 01 HR 01 HR 03 HR 05

Riteo(Despues)

Ripractico(despues)

Como se observa existe una relación entre el R.I. práctico (V.H.) y el R.I. teórico podemos evidenciar que los resultados son paralelos después de analizar las muestras durante el cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial. Esto se determinaba cuando se realizaba el cambio de tipo de cemento ahora cortando la puzolana por 15 minutos como se plantea en la presente prueba

51

ANALISIS QUIMICO PARA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR A

CEMENTO

ESPECIAL

ANTERIORMENTE

POR

EL

METODO

DE

INSTRUMEMNTACION XRF. Como se realiza este análisis está en (ANEXO 2)

Ahora veamos mediante el análisis instrumental por medio de radiofluorecencia de rayos X Mediante este método se debe tomar muy en cuenta la calibración para cementos, se tiene patrones ya establecidos en los cuales se calibra para este material.

En fluorescencia de rayos X se utiliza patrones estándar para la elaboración de curvas de calibración y pude permanecer constante esta calibración dependiendo de la estabilidad del tubo de rayos X.

CUADRO CURVA DE CALIBRACION PARA OXIDO DE SILICIO (XRF) (ANEXO 4)

52

3.4.5 ANALISIS QUIMICO PARA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR

A

CEMENTO

ESPECIAL

POR

LA

PRUEBA

VIA

INSTRUMENTACION POR XRF ANALISIS DE SiO Y R.I. (TEORICO).

CUADRO 17 DE SiO (Despues) VS R.I.teorico (Despues)

Comentario

SiO2

Riteo(Despues)

HR 05

34,50

26,77

HR 07

34,17

26,08

HR 09

33,67

25,04

HR 11

33,94

25,6

HR 13

26,90

10,95

HR 15

26,67

10,47

HR 17

27,48

12,16

HR 19

27,05

11,27

HR 21

26,60

10,33

HR 23

26,17

9,43

HR 01

26,78

10,7

HR 01

26,95

11,06

HR 03

26,63

10,39

HR 05

27,35

11,89

53

GRAFICO 1.17 DE SiO VS R.I.teo(Despues)

40,00

30

38,00 25

36,00 34,00

20

32,00 30,00

15

28,00 10

26,00 24,00

5

22,00 20,00

0 HR 05 HR 07 HR 09 HR 11 HR 13 HR 15 HR 17 HR 19 HR 21 HR 23 HR 01 HR 01 HR 03 HR 05 SiO2

Riteo(Despues)

Como se ve en el grafico hay un paralelismo en cuanto al comportamiento del SiO como del RI teórico durante la prueba realizada. Se debe notar que se está implementando el corte de alimentación a la dosificadora de puzolana para acortar el tiempo de cambio de tipo de Cemento.

54

ANALISIS QUIMICO PARA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL COMPARATIVAMENTE ANTES VS PRUEBA POR VIA HUMEDA DE R.I. (PRACTICO)

CUADRO 18 R.I.Practico(Antes) VS R.I.Practico(Despues)

HRS

Ripractico(Antes) Ripractico(despues)

HR 01

22,13

25,34

HR 03

24,7

24,90

HR 05

25,97

23,89

HR 07

24,55

24,45

HR 09

13,87

9,78

HR 11

8,56

9,34

HR 13

8,23

11,01

HR 15

8,07

10,32

HR 17

7,78

9,12

HR 19

7,62

8,54

HR 21

8,34

9,44

HR 23

9,15

9,89

HR 01

10,09

9,25

HR 03

10,67

10,65

55

GRAFICO 1.18 R.I.(P) (Antes) VS R.I.(P) (Despues)

30

30,00

25

25,00

20

20,00

15

15,00

10

10,00

5

5,00

0

0,00 HR 01 HR 03 HR 05 HR 07 HR 09 HR 11 HR 13 HR 15 HR 17 HR 19 HR 21 HR 23 HR 01 HR 03

Ripractico(Antes)

Ripractico(despues)

En este grafico que es por via practica de determinación del RI practico también se evidencia el comportamiento de dos situaciones diferentes cuando se corta la alimentación de puzolana en la línea roja y en la línea azul cuando no se implementa este corte se nota clara diferencia de tiempo que se reduce de 3 a 4 que antes se presentaba a 2 horas de optimización en el tiempo de cambio del tipo de cemento.

56

ANALISIS QUIMICO PARA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL COMPARATIVAMENTE ANTES VS PRUEBA POR VIA INSTRUMENTACION XRF DEL SiO.

CUADRO 19 SiO (Antes) VS SiO (Despues)

HRS

SiO2(Antes) SiO2(Despues)

HR 01

33,00

34,50

HR 03

33,69

34,17

HR 05

34,98

33,67

HR 07

33,72

33,94

HR 09

28,83

26,90

HR 11

26,38

26,67

HR 13

26,10

27,48

HR 15

26,06

27,05

HR 17

25,93

26,60

HR 19

25,89

26,17

HR 21

26,28

26,78

HR 23

26,59

26,95

HR 01

27,00

26,63

HR 03

26,88

27,35

57

GRAFICO 1.19 SiO (Antes) VS SiO (Prueba)

40,00

40,00

38,00

38,00

36,00

36,00

34,00

34,00

32,00

32,00

30,00

30,00

28,00

28,00

26,00

26,00

24,00

24,00

22,00

22,00

20,00

20,00 HR 01 HR 03 HR 05 HR 07 HR 09 HR 11 HR 13 HR 15 HR 17 HR 19 HR 21 HR 23 HR 01 HR 03 SiO2(Antes)

SiO2(Despues)

Durante el analisis por XRF los resultados que nos muestran se nota clara la diferencia en corte de puzolana por 15 min donde la linea roja se manifiensta en un cambio rapido en tanto la linea azul aun esta sin el corte propuesto.

58

ANALISIS QUIMICO PARA EL CAMBIO DE TIPO DE CEMENTO ESTANDAR A CEMENTO ESPECIAL COMPARATIVAMENTE ANTES VS PRUEBA POR VIA INSTRUMENTACION XRF DE R.I.(TEORICO)

CUADRO 20 R.I. (Antes) VS R.I. (Despues)

HRS

Riteo(Antes) Riteo(Despues)

HR 01

23,65

26,77

HR 03

25,08

26,08

HR 05

27,77

25,04

HR 07

25,14

25,6

HR 09

14,97

10,95

HR 11

9,87

10,47

HR 13

9,29

12,16

HR 15

9,21

11,27

HR 17

8,93

10,33

HR 19

8,85

9,43

HR 21

9,66

10,7

HR 23

10,31

11,06

HR 01

11,16

10,39

HR 03

10,91

11,89

59

GRAFICO 1.20 R.I.teorico (Antes) VS R.I.teorico (Despues)

30,00

30

25,00

25

20,00

20

15,00

15

10,00

10

5,00

5

0,00

0 HR 01 HR 03 HR 05 HR 07 HR 09 HR 11 HR 13 HR 15 HR 17 HR 19 HR 21 HR 23 HR 01 HR 03 Riteo(Antes) Riteo(Despues)

De igual manera se evidencia la mejora en el tiempo en el analisis de RI teorico anterior y RI teorico desues aplicando el corte de alimentacion de puzolana en la molienda de cemento.

60

3.4 RESULTADOS En los gráficos 1.18 R.I.Practico (Antes) VS R.I.Practico (Después), grafico 1.19 SiO (Antes) VS SiO (Después), y gráficos 1.20 R.I.teorico (Antes) VS R.I.teorico (Después), que se mostraron se evidencian una mejoría en el comportamiento del cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial. Donde se muestra su comportamiento durante el tiempo del cambio. Con esta premisa llegamos a los parámetros exigidos por control de calidad que nos exige entrar en rango para un Residuo Insoluble para Cemento Especial de 9% a 12%. Los valores son los siguientes: RI.teo(Antes) = 9.87 % Durante un tiempo de 3-4 horas en proceso de molienda.

RI.teo(Después) = 10.95 % Durante un tiempo de 2 horas en proceso de molienda. Y valores de Residuo Insoluble practico de : RI.practico(Antes) = 9.78 % Durante un tiempo de 3-4 horas en proceso de molienda.

RI.practico(Después) = 8.56 % Durante un tiempo de 2 horas en proceso de molienda.

Con la prueba realizada se acorta el tiempo a 2 horas promedio entrar en las condiciones establecidas esto haciendo un corte de alimentación de puzolana en la dosificación de molienda de Cemento. El corte de puzolana es de 15 minutos para acelerar el cambio de tipo de Cemento Estándar a Cemento Especial es el más óptimo para el cambio de cemento.

61

3.5 COSTO DE PRODUCCION: Se va hacer un análisis del costo de producción que se realiza propiamente partiendo de las bolsas de cemento que entran al mercado tanto del Cemento Especial como del Cemento Estándar. ANALISIS: 1 BOLSA DE CEMENTO ESTANDAR 53 BS DE 50 KG 1 BOLSA DE CEMENTO ESPECIAL 54 BS DE 50 KG EXISTE UNA DIFERENCIA DE 1 BS ENTRE LOS DOS CEMENTOS Toneladas de molienda de Cemento Estándar es 18 Tn/hr. Toneladas de molienda de Cemento Especial es 16 Tn/hr.

Anteriormente se demoraba en entrar en rango aproximadamente entre 3 a 4 horas, haciendo los cálculos se realiza el siguiente análisis. Desde el momento del cambio de receta se demoraba alrededor de 3 a 4 horas pero vamos a tomar el tiempo mínimo de cambio de 3 horas.

(

)

Son 48 Toneladas de Cemento Especial que no entraba en rango según las condiciones de operatividad de producción y condiciones químicas que se requería para el cambio. Ahora vamos a ver cuánto representaba en bolivianos el costo de producción asumiendo en bolsas de cemento. 62

(

)

(

)

(

)

Este valor de 51840 Bs es un valor que se lo toma particularmente por cuenta propia sin tomar en cuenta el costo de la bolsa y el de envasado que solo se está viendo desde el punto de vista del material de construcción ósea del Cemento Especial. ANALISIS CON LA PRUEBA: El tiempo que se demoró en realizar el cambio de receta fue de 1 hora y 22 minutos, haciendo una recopilación de pruebas anteriores cabe mencionar que esta prueba ya se lo realiza ya bastante tiempo atrás aproximadamente en estos últimos años, y haciendo el cambio de receta con este mismo régimen de corte de puzolana durante 15 minutos se tiene como tiempo máximo de 2 horas en realizar el cambio y el mínimo de 1 hora y 30 minutos el tiempo más corto. Se va a tomar un tiempo promedio de 1 hora y 45 minutos esto en tiempo lo llevaremos a números decimales que es de 1.75 el valor en decimales.

63

Se realiza el análisis de costos durante la prueba tomando el valor promedio e las pruebas anteriores de 1.75 (

)

Son 28 Toneladas de Cemento prueba en cambio de receta según las condiciones de operatividad de producción y condiciones químicas que se requería para el cambio. Ahora vamos a ver cuánto representaba en bolivianos el costo de producción asumiendo en bolsas de cemento. (

)

(

)

(

)

Haciendo una comparación con lo que se realizaba anteriormente se hace una reducción en cantidad de Cemento y Costo de producción: Cantidad de Cemento que se tenía anteriormente……………… = 48 Toneladas 64

Cantidad de Cemento con la prueba realizada…………………….. = 28 Toneladas Cantidad de Cemento recuperada con la prueba realizada…… = 20 Toneladas Son 20 Toneladas de Cemento que se recuperan para su aprovechamiento en cuanto a la producción.

Ahora en costo de producción:

Cantidad en Bolivianos Anteriormente……………………………= 51840 bolivianos Cantidad en Bolivianos realizado con la prueba……………………= 29680 bolivianos Cantidad en Bolivianos recuperados después de la prueba..……= 22160 bolivianos

Este valor en bolivianos de 22160 BS se estaría recuperando al realizar esta prueba con lo que en conclusión la prueba llegaría hacer un éxito rotundo con el presente trabajo. Tomando en cuenta que esta prueba se lo realiza al año aproximadamente entre 7 a 10 veces se tendría un ahorro para la empresa de 305280 bolivianos que esto representa en dólares americanos de 43611.43 $us de ahorro para la empresa. Con lo que concluiríamos que la prueba sale con éxito en beneficio

para las partes

interesadas. Vamos a realizar un análisis en cuanto al porcentaje de tonelaje que se va ha determinar: (

)

65

(

)

Se recupera como cemento un 41.67 % de Cantidad en Toneladas Se recupera como cantidad en bolivianos un 42.75 % Cantidad en Bolivianos

66

COMPARACION DE DATOS Y RESULTADOS ANTES Y DESPUES DE LA PRUEBA: CUADRO 21 RESULTADOS ANTES Y DESPUES DE LA PRUEBA. ANTES

DESPUES

Se demoraba casi alrededor de 3 a 4 Ahora se demora alrededor de 2 horas horas para entrar en sus condiciones como máximo. requeridas. El gasto en producción era excesivo.

Se reduce el gasto en producción con respecto a costos un 42.7% con la prueba.

La cantidad en toneladas de producción Se reduce la cantidad en toneladas de era alto

producción en 41.7%

El gasto del material de Clinker como Se reduce este gasto también alrededor cemento Especial era alto por la demora de un 42.7% reduciendo así los costos de de llegar a las condiciones requeridas

producción como Cemento Especial.

El gasto del material de Puzolana como Se reduce este gasto también alrededor cemento Especial era relativo esto por la de un 42.7% reduciendo así los costos de demora de llegar a las condiciones producción como Cemento Especial. requeridas El insumo de material de Yeso se Se mantiene constante casi no sufre mantiene contante durante el cambio de ningún cambio. Tipo de Cemento El análisis químico se evaluaba y se Se reduce en un 50% de los análisis esperaba mucho hasta llegar en rango químicos que se requieren para llegar a hasta que llegue

a

las

condiciones las condiciones esperadas.

requeridas que se esperaba.

67

CAPITULO VI

4.1 CONCLUSIONES:

Con el presente trabajo realizado se reduce el tiempo en 2 horas en la molienda de Cemento donde esto nos favorece tanto a la producción como a los costos de operación. Analizando los costos de producción antes y después de implementar el cambio de tipo de cemento se reducen los costos en un 42.75% de recuperación. Analizando los cuadros y gráficos comparativos antes y después de prueba se ve una clara diferencia de resultados en los cuales se llega a reducir 50 % en el tiempo de cambio de tipo de Cemento utilizando este trabajo.

68

4.2 RECOMENDACIONES

Se debe tener mucho cuidado en la preparación de muestra tanto en la parte de vía húmeda y por instrumentación ya que se pueden cometer contaminaciones en la preparación de muestras. Aplicar en fábricas afines a la de cemento que tengan elevados volúmenes de producción. También se pueden analizar estos resultados por instrumentación XRD (Difractometria de Rayos X). este método se está aplicando este año donde hay pruebas que se pueden realizar a futuro.

69

CITAS BIBLIOGRAFIAS

(1)

F. GOMA EL CEMENTO PORTLAND Y OTROS AGLOMERANTES

(2)

KEIL FRTZ CEMENTO FABRICACION PROPIEDADES APLICACIONES

(3)

INGENIERIA CIVIL TIPOS DE CEMENTO PORTLAND

(4)

SOBOCE S.A. INFORMACION OBTENIDA EN PLANTA DE CEMENTOS VIACHA,

(5)

GEORGE AUSTIN ED. MC GRAW HILL 1975 MANUAL DE PROCESOS QUIMICOS EN LA INDUSTRIA

(6)

TAYLOR H. F. W. ENCICLOPEDIA DE LA QUIMICA INDUSTRIAL TOMO I

(7)

TAYLOR H. F. W. ENCICLOPEDIA DE LA QUIMICA INDUSTRIAL TOMO II

(8)

WALTER H. DUDA MANUAL TECNOLOGICO DEL CEMENTO

(9)

SOBOCE S.A. MANUAL DE METODOS PROCESO 70

(10)

SOBOCE S.A. MANUAL DEL PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO

(11)

WIKIPERIA INTERNET https://es.m.wikipedia.org/

(12)

SOBOCE S.A. MEMORIA FINANCIERA 2012

(13)

ANALISIS COMPARATIVO DE LA CALIDAD DE LOS CEMENTOS EDUARDO VIRACA RODRIGUEZ

71

BIBLIOGRAFIA



F. GOMA EL CEMENTO PORTLAND Y OTROS AGLOMERANTES



KEIL FRITZ CEMENTO FABRICACION PROPIEDADES APLICACIONES



INGENIERIA CIVIL TIPOS DE CEMENTO PORTLAND



SOBOCE S.A. INFORMACION OBTENIDA EN PLANTA DE CEMENTOS VIACHA,



GEORGE AUSTIN ED. MC GRAW HILL 1975 MANUAL DE PROCESOS QUIMICOS EN LA INDUSTRIA



TAYLOR H. F. W. ENCICLOPEDIA DE LA QUIMICA INDUSTRIAL TOMO I



TAYLOR H. F. W.



ENCICLOPEDIA DE LA QUIMICA INDUSTRIAL TOMO II



WALTER H. DUDA MANUAL TECNOLOGICO DEL CEMENTO



SOBOCE S.A. MANUAL DE METODOS PROCESO

72



SOBBOCE S.A. MANUAL DEL PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO



https://es.m.wikipedia.org/ WIKIPERIA INTERNET



SOBOCE S.A. MEMORIA FINANCIERA 2012



EDUARDO VIRACA ANALISIS COMPARATIVO DE LA CALIDAD DE LOS CEMENTOS

73

GLOSARIO Concreto: Es la mezcla de piedras y mortero, conocida como hormigón. Clinker: Es el producto del horno que se muele para fabricar el cemento Portland , que se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que esta entre 1350 y 1450 grados centígrados. Calor de hidratación: Compuesto principal del cemento, la cantidad de calor generado depende, primariamente, de la composición química del cemento, siendo el C3A y el C3S los compuestos más importantes para la evolución del calor. Filler Calizo: Carbonato Cálcico molido fabricado a partir de una caliza marmórea de gran pureza química, procesada con equipos de alta tecnología, que permiten obtener, por vía seca, un filler calizo de altas especificaciones técnicas, muy uniforme, de elevada blancura y baja absorción de aceite.

Fraguado :Es el proceso de endurecimiento y pérdida de plasticidad del hormigón (o mortero de cemento), producido por la desecación y recristalización de los hidróxidos metálicos — procedentes de la reacción química del agua de amasado— con los óxidos metálicos presentes en el clínkerque compone el cemento. También se denomina fraguado al proceso de endurecimiento de la pasta de yeso o del mortero de cal. Hormigón :Es el material obtenido al mezclar cemento portland , agua y áridos de varios tamaños ,superior e inferior a 5 mm, es decir, con grava y arena. La trabajabilidad : La trabajabilidad puede definirse mejor como la cantidad de trabajo interno útil que se necesita para producir una compactación completa. La duración de retención: Es la cantidad de tiempo durante la que los datos deben estar disponibles para recuperación. Administrador de protección de datos (DPM) conserva los puntos de recuperación durante el tiempo especificado en la duración de retención. Los días en los que la réplica no es coherente no cuentan a efectos de la duración de retención.

74

Menor calor de Hidratación :Todo cemento al ser mezclado con agua desprende calor, produciendo lo que se denomina ―tensiones de tracción‖ eventualmente estas tenciones podrían producir fisuras, sobre todo en el caso de hormigones masivos. Sin embargo los cementos Viacha permiten una liberación gradual de calor por lo tanto la temperatura de la masa de hormigón es menor disminuyendo las tenciones de tracción y evitando la aparición de fisuras Mayor resistencia a ataques químicos:Los suelos y el agua, muchas veces contienen sulfatos, que son combinaciones de azufre con otros elementos químicos. Estos interfieren con el proceso de fraguado del cemento y a veces suelen provocar fisuras. Los cementos Viacha brindan una óptima resistencia a la presencia de estos elementos, pues al mezclarse con el agua, forman un compuesto, que evita que los sulfatos generen tensiones de tracción, eliminando así cualquier tipo de fisuración. Mayor resistencia contra agregados agresivos :Algunos agregados reaccionan de manera negativa ante la presencia de algunos componentes del cemento denominados ―álcalis‖, produciendo un deterioro prematuro del hormigón. En cambio, las adiciones activas de nuestros cementos tienen la propiedad de reaccionar inmediatamente con los álcalis, impidiendo que los mismos se concentren en la superficie de los agregados; por consiguiente se atenúa la reacción nociva y se impide el deterioro del hormigón. Por eso, los cementos Viacha, pueden ser mezclados con cualquier tipo de agregados sin riesgo. Mejor Trabajabilidad:Los cementos Viacha requieren un menor esfuerzo en la elaboración del hormigón, pues la forma más redondeada de sus partículas y el grado de molienda alcanzando en su fabricación producen un mejor grado de fricción entre sus elementos.Esto ocasiona en el hormigón fresco un efecto lubricador beneficioso en su colocación compactación y terminado.

75

Mayor impermeabilidad :Al obtenerse mejor compactación y terminación, resultan hormigones menos porosos, por lo tanto más impermeables. Por otro lado, las reacciones químicas que se producen al mezclar nuestros cementos con el agua, forman un gel que rellena los espacios vacíos obteniendo una mayor impermeabilidad. Inclusive cuando existen suelos o aguas con contenido de sulfatos, la reacción de éstos con los cementos Viacha producen componentes beneficiosos que elevan aún más la impermeabilidad del hormigón Pavimento: Capa lisa , dura y resistente de asfalto, cemento, madera, adoquines u otros materiales con que se recubre el suelo para que este firme y llano.

Resistencia del cemento:El ataque químico es un fenómeno que pueden sufrir las diferentes partes del tubo bajo la acción de los fluidos transportados a una temperatura y presión dadas o bajo la acción de los productos en contacto con el exterior del tubo.

Superficie Específica:La superficie específica es un concepto que se aplica para medir la finura de los materiales particulados (arena, arcilla, y cemento). También denominado a la suma de las superficies de todas las partículas contenidas en la unidad de masa. Tiempo de retención: Puzolana: roca volcánica muy fragmentada y de composición basáltica; se utiliza como aislante en la construcción y para la fabricación de cemento hidráulico. Proceso de Molienda: La molienda es una operación de reducción de tamaño de rocas y minerales de manera similar a la trituración.

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ANEXO 1 A-181 RESIDUO INSOLUBLE (NB 061; ASTM C114-05)

1. INTRODUCCIÓN En este Método, el residuo insoluble del cemento hidráulico es determinado a través de la digestión de una muestra de cemento en HCl, una posterior filtración y una nueva digestión con NaOH. El residuo resultante es calcinado y pesado. Cuando se emplea este Método en cementos mezclados, la muestra se considera totalmente descompuesta, cuando todo el clinker del cemento ha sido completamente disuelto.

2. REACTIVOS • NaOH ( 100 g/litro) • HCl (1:1) • Agua destilada

3. PROCEDIMIENTO • Pesar 1g (Peso de muestra) de muestra y colocar en un vaso de 400 ml • Agregar 25 ml de agua destilada fría y dispersar con ayuda de una varilla de vidrio • Agregar 10 ml HCl (1:1), agitar la muestra con movimientos circulares suaves • Diluir la muestra con agua hasta 100 ml y llevar a una estufa hasta temperatura cercana a la ebullición (aproximadamente 300°C), manteniendo así por 20 min.

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• Filtrar la solución en caliente a través de un papel filtro de textura media (#2), enjuagar repetidas veces el vaso, el papel y el residuo con agua caliente asegurándose de que no existan residuos en la varilla y el vaso original (el filtrado se guarda para la determinación de SO3 si se requiere) • Luego colocar el filtro que contiene el residuo nuevamente en el vaso de 400 ml y con la ayuda de una varilla triturar el papel filtro • Adicionar 10 ml solución de NaOH de 100 g/litro (10% ó 10 perlas de NaOH p.a.), y completar hasta 100 con agua caliente y llevar a una estufa por 20 min. hasta temperatura próxima a la ebullición (durante la digestión, es conveniente agitar la mezcla de vez en cuando y macerar el papel filtro) • Adicionar unas gotas del indicador rojo de metilo. • Acidificar la solución agregando gota a gota de HCl (1:1) hasta cambio de color (amarillo a rojo), agregar unas 5 gotas en exceso de HCl (11:1) • Filtrar en caliente a través de un papel filtro de textura media #2 y lavar con abundante agua caliente repetidas veces hasta obtener un residuo sin color. • Pesar un crisol de platino o porcelana vacío y registrarlo (Peso crisol) • Transferir el residuo y papel filtro al crisol de porcelana, doblar el filtro y secar en una estufa, hasta eliminar la humedad. • Introducir en la mufla y quema el papel filtro. Finalmente calcinar el residuo durante 30 min. a 950°C (en mufla cerrada). Sacar de la mufla, enfriar en un desecador hasta temperatura ambiente y pesar las cenizas (Peso final) • Calcular el % de R.I. Con la siguiente fórmula: 78

(

)

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ANEXO 2 A-110 METODOLOGIA DE ANÁLISIS QUÍMICO POR XRF

1. INTRODUCCIÓN En la industria cementera el control de la composición química de las materias primas (caliza de distintas variedades, arcillas, minerales de hierro, yeso, etc.), es de suma importancia para asegurar la correcta elaboración de harina cruda, una operación eficiente del reactor (horno), y como consecuencia de esto la calidad del producto final. Para este propósito se utilizo desde muchos años atrás, métodos y técnicas de análisis muy variados que permitieron conocer la composición química de estos materiales para una correcta mezcla y dosificación, buscando optimizar los procesos posteriores. Inicialmente métodos empíricos fueron ensayados con el objeto de la preparación de harina cruda, pasando por la titulación de carbonatos que solo permitía una referencia aproximada de la composición del crudo, con la innovación de tecnologías y el crecimiento continuo de la producción de cemento, hubo la necesidad de análisis cada vez más rápidos con el fin de tener un mejor control del proceso, es así que se llega a implementar equipos instrumentales como la absorción atómica en 1991, y con la VI ampliación de la planta Viacha en junio de 1999 se equipa el laboratorio con un moderno espectrómetro Secuencial de rayos X, Siemens SRS 3000. Actualmente se tiene de la misma línea un último modelo el S8 Tiger de última generación adquirida en el año 2009. 2. PRINCIPIO DE ANALISIS Antes de ingresar al principio de análisis, primero responderemos a la pregunta ¿que son los rayos X, y como se generan? El nombre lo puso su descubridor el Alemán Wilhem Conrad Röhengen, quien estudiando la fluorescencia producida por rayos catódicos descubrió una mancha en una placa de platino cianuro de bario que estaba ubicada a un metro del tubo de rayos catódicos. Dado

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que estos rayos son absorbidos por pocos centímetros de aire, esta mancha debía ser producida por otros rayos desconocidos hasta entonces, por ello los llamo Rayos X. Los equipos actuales producen rayos X utilizando unos generadores de alta tensión que provocan un calentamiento en el cátodo, y consiguen acelerar electrones hacia el ánodo. Este bombardeo de electrones al ánodo, que esta hecho de un determinado material (por lo general Rodio), produce que electrones de las capas internas de los átomos del ánodo salgan despedidos como fotoelectrones, creando agujeros electrónicos que dejan al átomo en una situación inestable, ionizado. Para volver a una situación estable, los agujeros electrónicos de los orbitales internos serán llenados con electrones de orbitales externos. Estas transiciones se producen acompañados de una emisión de energía en forma de fotones de rayos x de una determinada longitud de onda que es función del material utilizado en el ánodo. Así se consigue una fuente de rayos X primarios de alta energía. Con estos rayos X primarios (Anexo 1) se bombardea la muestra a analizar, provocando el mismo fenómeno. En ella de nuevo los electrones internos salen despedidos como fotoelectrones produciendo iones excitados, que a su vez se estabilizan con transiciones de los electrones de los orbitales externos hacia los internos con vacantes, dando lugar a la radiación x característica. Esta radiación secundaria, llamada fluorescencia, es la que nos indicará el análisis de la muestra; la energía de la radiación emitida se corresponde con, la diferencia energética entre los niveles del átomo y viene dada por la formula E=hc/U. donde h es la constante de Plank, c es la velocidad de la luz y U es la longitud de onda de la radiación emitida. Esta longitud de onda es característica para cada elemento y nos permite identificarlos. Además la intensidad de la radiación es proporcional a la concentración del elemento responsable de la misma en la muestra a analizar. La recepción de esta radiación convenientemente filtrada a través de unos contadores conduce a la obtención de "cuentas", y estas por medio de las curvas de calibración las transformamos en porcentaje másico. 77

Los aparatos de fluorescencia utilizados en la industria de cemento pueden ser del tipo Multicanal o secuencial, la ventaja principal del primero frente al segundo es la rapidez con la cual se puede cuantificar un número único de elementos por muestra ya que poseen una cantidad igual de canales para los elementos a ser determinados, en cambio los del tipo secuencial, tiene la posibilidad de determinar mayor cantidad de elementos agregando los cristales adecuados, ya que el detector realiza el barrido de varios ángulos ubicándose exactamente en posiciones específicas de acuerdo al elemento químico a determinar. Independientemente del uso de uno u otro equipo, ambos tienen el software a través del cual se procesa la información, y se obtienen los resultados en pocos segundos de las curvas de calibración de cada elemento. Las curvas de calibración son lineales, es decir matemáticamente rectas y se construyen a partir de muestras de concentraciones químicas conocidas con certeza de patrón. Estas pueden ser patrones con certificación internacional o bien muestras fabricadas a partir de mezclas y analizadas varias veces en el laboratorio por métodos tradicionales hasta obtener unos resultados satisfactorios. Es conveniente que las muestras patrón sean del mismo material que se analizará, vale decir que si deseo analizar cemento deberé tener una curva de calibración con muestras de cemento, para analizar harina cruda, patrones de harina cruda, esto con el fin de tener la precisión deseada en los resultados, ya que la dureza del material tendrá su influencia en el tamaño de partícula final obtenido (los tiempos de molienda de cada material deben ser constantes y obtenidos experimentalmente) De las muestras patrón que se analizan en el espectrómetro de fluorescencia de rayos X, se obtienen las "cuentas" para cada elemento, éstas se relacionan con la concentración química y se construye la recta de calibrado, entonces para medir una muestra problema se ingresa en la recta con las cuentas respectivas y se calcula la concentración química correspondiente. La importancia del uso de estos equipos para el control del proceso, es fundamental debido a la rapidez y exactitud de los análisis. Toda la información de los mismos se transmite a la 78

base de datos del QCX el cual se encarga de su posterior gestión. En caso del control de harina cruda del molino Atox, estos realizarán los ajustes correspondientes en las balanzas de dosificación para alcanzar los prefijados deseados por el operador. 3. EQUIPOS Y MATERIALES NECESARIOS Espectrómetro de Fluorescencia de Rayos X "S8 Tiger" Consta de: • Un cargador de muestras manual. • Un contador de flujo. Tres colimadores. • Cuatro cristales analizadores. • Un goniómetro para realizar el barrido del ángulo de lectura respectivo. • Un generador de rayos X "KRISTALLOFLEX 761". • Un tubo de rayos X de 3000 Wats. • Horno Mufla. Con una capacidad de 1100 ºC, para la preparación de perlas fundidas. • Balanza analítica de precisión. Se requiere una balanza con la centésima de gramo. • Crisoles de oro-platino, con 95 % de platino y 5 % de oro, para la preparación de perlas fundidas. • Fuente de aire comprimido. Utilizado para la limpieza de partículas adheridas en la pastilla con la muestra prensada. • Cilindro de Ar-CH4. Compuesta por 90 % de argón y 10 % de metano, utilizado para la interacción de este gas con los fotones de rayos X, para producir un gran número de iones gaseosos positivos y de electrones. El cilindro de gas debe tener dos manómetros reguladores de presión, para el control del flujo externo e interno. 79

• Regulador de Voltaje. El equipo requiere de una unidad de regulación de voltaje (UPS), para evitar fluctuaciones de voltaje que afecten a la unidad central del tubo de rayos x. • Campana Exhaustora. • Empleada para expulsar los gases generados durante la fusión de muestras. • Utilizada para extraer los residuos de polvo de las muestras prensadas. • Molino Herzog, de tungsteno-carbono, utilizado para la rápida y eficiente pulverización de los distintos materiales, la capacidad de éste es de 50 ml • Prensa Hidráulica. Esta debe ser capaz de obtener pastillas con una presión de 150 KN, mantener éste prensado durante 30 segundos, con posterior liberación de la anilla y el émbolo. • Bombas de vacío. Se utilizan para la generación del vacío en el interior del espectrómetro, capaces de operar a temperaturas entre 60-100 ºC. • Acondicionador de aire. El espectrómetro de rayos X para un eficiente funcionamiento requiere que las condiciones ambientales externas sean de 24ºC +/- 6ºC. • Refrigeración interna. Utilizar agua destilada para la refrigeración del ánodo del tubo de rayos X, que se encuentra conectado a un alto voltaje. el caudal debe estar entre 4-5 l/min. • Refrigeración externa. Esta segunda refrigeración sirve para enfriar el tubo de rayos x mismo, para este enfriamiento es suficiente el agua del grifo, con una presión de alimentación de 5 bar., la temperatura del agua de refrigeración ha de ser máximo de 20 ºC, el cual se regula con ventilador externo. • Equipo de computación. Para el intercambio de información entre el operador y el espectrómetro se requiere un equipo de computación con un procesador de velocidad de 166

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Mª, memoria RAM de 16 MB, un disco duro de 3 GB. • anillas de prensado. Estas deben ser de acero inoxidable de 35 Mm. de diámetro y 15 Mm. de altura. • Brocha y material de limpieza. Utilizado para la eliminación de residuos adheridos en el interior del molino de laboratorio. • Higrómetro. Para un óptimo funcionamiento del espectrómetro se requiere conocer la humedad relativa del ambiente. 4. REACTIVOS • Metaborato de litio anhidro (LiBO2) • Tetraborato de litio (LiBO4) Este punto y el anterior se utilizan como fundentes, o una mezcla de ambos, por lo tanto deberán ser compuestos puros. • Oxido de Lantano (LaO2) Es un elemento pesado absorbente utilizado para reducir los factores de influencia de matriz (interferencias) • Yoduro de Potasio (KI). Para la eliminación de burbujas cuando se preparan perlas. • Muestras estándar de materiales a ser analizados. Estos materiales deberán ser analizados precisamente en laboratorios del exterior para posteriormente ser utilizados en la elaboración de curvas de calibración. • Material aglutínente. El material aglutínente está constituido por pastillas de cera con un alto contenido de pureza. La cera cumple la función de aglutinar la muestra durante la molienda, evitando adherencias en el interior del molino. 5. PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN DE MUESTRAS PRENSADAS 5.1. MOLIENDA

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En la técnica de muestras prensadas, la intensidad depende de la concentración del elemento, también la absorción de rayos x varia con el tamaño de partícula, por lo tanto el tiempo de pulverización de la muestra se considera para contar con una distribución uniforme de partículas y para minimizar la variación de una muestra a otra se fija constante el tiempo de pulverización. Afortunadamente, cuando el tamaño de partícula llega a ser lo suficientemente pequeño, la intensidad se estabiliza. En la práctica, el tamaño de partícula límite es a menudo obtenido empíricamente por la molienda de las muestras a distintos periodos de tiempo, con posterior análisis del mismo, repitiendo éste proceso, hasta que la intensidad alcanzada en la muestra analizada sea constante con tiempos aún más largos de molienda. El procedimiento consiste en moler una cantidad de material con la adición de unas cuantas píldoras de cera, en el molino Herzog. El Anexo 2 nos muestra un resumen de los tiempos de molienda para cada material de la planta Viacha. 5.2. PRENSADO La absorción de rayos X depende de la densidad de la muestra prensada. La presión y el tiempo aplicado afectan directamente a la densidad, razón por la cual se determina las condiciones óptimas de prensado que es de 150 KN. Una muestra prensada tiene dos caras por las que se prensa, la cara interna de superficie irregular y la cara externa de superficie regular sobre el cual incidirán los rayos X. Para este paso se vacía la muestra pulverizada sobre el émbolo y el anillo de prensado, se cierra el compartimiento y se aplica la carga de 150 KN a la muestra durante 30 segundos, luego del cual se saca el anillo prensado (pastilla), para limpiar las partículas de polvo en

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los rebordes con ayuda de una brocha o aire comprimido. Evitar de tocar con los dedos las caras de la pastilla prensada que es la superficie por donde se analiza la muestra. 5.3. ANÁLISIS Concluido los pasos 5.1 y 5.2 se lleva la muestra al porta muestras, y se introduce al recinto para ser transportado al interior del espectrómetro para el análisis respectivo. El análisis de la muestra se puede ordenar desde el computador servidor o desde el computador cliente. 5.3.1. DESDE EL COMPUTADOR SERVIDOR En el computador servidor se encuentra instalado el software Spectra Plus cuyos programas conectan el computador con el espectrómetro. Para analizar una muestra debe hacerse lo siguiente: • Cargar el icono LOADER (cargador). • Hacer clic en una posición vacía (posición de registro de muestra). • Hacer clic en icono edición de muestras. • Registrar la codificación de la muestra y presionar entre. • Seleccionar el nombre de la curva con la cual se realizara el cálculo después de la medición. • Seleccionar el tipo de material que se medirá (perla, muestra prensada, etc.). • Indicar el tipo de preparación utilizado en la muestra (perla, wax3, wax4, etc.). • Presionar el botón crear la muestra (para registrar más de una muestra repetir el pasos anteriores). • Enviar las muestras a medición. • Finalizada la medición el software automáticamente realizará los cálculos y mostrará los 83

resultados, en el formato que se haya indicado (elementos, óxidos, compuestos especiales, etc.). El manejo interno de la muestra dentro de la cámara de muestras esta basado en un contenedor de muestras de dos posiciones. • La primera posición corresponde la muestra medida. • La segunda corresponde a la muestra en la recamara. El proceso que siguen las muestras al ser enviadas al proceso de medición es el siguiente: • El usuario envía las muestras al proceso de medición. • Cargador asigna un orden para cada medida de las muestras enviadas en la lista de medición. El orden #1 corresponde a la muestra que esta siendo medida. Este orden de medida depende de: la prioridad que ha sido fijada para cada muestra antes de enviarla y el tiempo desde que la muestra ha sido enviada al proceso de medición. • El cargador coloca la próxima muestra a medir en la recamara. • Al finalizar la medición, cargador descarga la muestra que ha sido medida y la regresa a su posición original. • El cargador ubica la muestra de la recamara en la posición de medida y ejecuta la medición. 5.3.2. DESDE EL COMPUTADOR CLIENTE El computador cliente se encuentra bajo plataforma alfa el cual es parte de la estación alfa utilizada por el operador como terminal de control. Esta terminal cuenta con el sistema SDR/QCX, parte integral del sistema global de control ECS. Para enviar a analizar una muestra desde esta terminal hacer lo siguiente: Hacer doble clic e el icono ―qcx Simple Display‖ (Se activará la ventana). 84

En la ventana desplegada del lado derecho ―Sample Groups‖ hacer doble clic en el tipo de muestra a ser leída (Se registra la muestra en el lado izquierdo de la ventana) Para enviar a su análisis, hacer doble clic en el icono ―AXSCOM Análisis‖ de la muestra objeto de análisis. Para colocar información y comentarios ubicarse en el nombre de muestra, hacer clic con el botón derecho del mouse, Seleccionar ―Details‖ y en comentario colocar la identificación de la muestra, hora de análisis, etc. Finalmente hacer clic en OK. (Característica: el icono se pone de color verde y el XRF introduce la muestra para su análisis, al tiempo de colocarse en ―Busy‖ el Led frontal del XRF. Concluido el análisis el espectrómetro nos muestra los resultados en la pantalla, el mismo que se puede aceptar o rechazar haciendo clic en el botón OK, de acuerdo a nuestras necesidades, al tiempo de que la muestra es devuelta del interior al recito de muestras. 6. OPERACIÓN DEL EQUIPO 6.1. PUESTA EN MARCHA DE FUENTES EXTERNAS E INICIALIZACIÓN DEL EQUIPO S8 TIGER Proceder según anexo 3 6.2. ACONDICIONAMIENTO DEL EQUIPO • Dejar que el equipo se estabilice durante un tiempo de 24 horas si se enciende por primera vez, hasta que alcance las condiciones óptimas de trabajo. Si el equipo se apagó por más de 2 horas, esperar un tiempo de estabilización (controlar con patrones máximos y mínimos), antes de enviar a leer muestras desconocidas. • Una vez que el espectrofotómetro se encuentre acondicionado se podrán realizar las calibraciones respectivas. 6.3. DESCONECTADO SECUENCIAL DEL EQUIPO Proceder según anexo 4 85

7. CURVAS DE CALIBRACIÓN Es la elaboración de curvas de calibración para fluorescencia de rayos X, cada curva se realiza basado en materiales propios de análisis, para la cuantificación se mide la intensidad, se seleccionan los puntos de la curva y el número de patrones estándar a utilizar, se leen las intensidades en el espectrómetro usando un paquete de software analítico como el FQuant, los parámetros fundamentales de este programa permiten calcular rápida y fácilmente la corrección de coeficientes ("alphas") de influencias ínter elementales (efectos matriz), desde valores fundamentales físicos tales como absorción y fluorescencia secundaria. El seguimiento se lo realiza una vez calibrado con patrones máximos y mínimos. 7.1. FQUANT FQuant es un software de programa analítico diseñado para el análisis cuantitativo usando un espectrofotómetro de rayos X, en el cual se deben realizar las siguientes tareas: Definir completamente las muestras estándar las cuales serán usadas durante la calibración. Este proceso se divide en los siguientes pasos. Paso 1 Definición del grupo de materiales. Paso 2 Definición del material. Paso 3 Definición de materiales estándar. Paso 4 Descripción de la preparación. Paso 5 Definición de la muestra estándar. Medir estas muestras estándar. Este proceso es dividido en los siguientes pasos: Paso 1 Definición del método de medida. Paso 2 Definiciones de los parámetros de medida. 86

Paso 3 Medida de las muestras estándar. • Navegar a través del programa de fluorescencia de rayos x. • Hacer clic en métodos analíticos. • Materiales. Es donde se define el grupo de materiales (nuestro caso se llama proceso), además de definir el tipo de material, que será el nombre de nuestra curva de calibración (por ejemplo Yeso, Arcil1, Hari1, Clin1, etc.) • Abrir los elementos orientados. Seleccionar los elementos de interés de acuerdo al orden deseado en la tabla periódica, ya sea por elementos u óxidos. Compuestos orientados. En éste punto Ud. puede adicionar o crear compuestos especiales y adicionar a la lista de elementos a ser determinados como por ejemplo MnO2, Mn2O3, etc. Materiales estándar. Es donde inicialmente se debe crear el nuevo material estándar, para luego introducir las concentraciones que serán utilizadas en la construcción de la recta de calibración. Definir la preparación, especificando tamaño, espesor, dilución, contaminante, método de preparación (sólido, perla fundida, etc.), tipo de aditivo utilizado, densidad de la muestra si se conoce. Muestras estándar. Hacer clic en crear automáticamente las muestras estándar. 7.2. MEDICIÓN. COMPRENDE: MÉTODOS DE MEDIDA, PARÁMETROS DE MEDICIÓN Y MEDICIÓN PROPIAMENTE. 7.2.1. MÉTODOS DE MEDIDA Navegar a través del método de medida (archivo MM), en el cual podemos elegir: 87

• Línea seleccionada (una línea, la más alta intensidad, línea de alta energía). • Parámetros (modo de operación del espectrómetro en vacío, rotación de la muestra durante la medida, mascara del colimador para irradiar la muestra de 34 mm, orden de medida). • Tiempos de medida global o fijo para cada línea (picos de medida, background de medida). • Líneas, se debe seleccionar todas las líneas a ser usadas en la calibración (ejemplo: Si KA1Maj/cem; Al KA1-Maj/cem; Fe KA1-Maj/cem; Ca KA1-HS-Maj/cem, etc.). • Elementos, en el cual se pueden verificar que elementos serán cuantificados (color verde en la tabla periódica de elementos). 7.2.2. PARÁMETROS DE MEDIDA Está orientado a configurar la librería de líneas, a optimizar los parámetros de medición tales como los valores de 2 Ø y las ventanas PHA (análisis de pulso de alturas), y a configurar las condiciones globales de recalibración. La optimización de 2 Ø se logra al mostrar un scan de 2 Ø y desplazando el valor teórico de 2 0 para hacerlo coincidir con el pico actual observado. La optimización del análisis de altura de pulsos "pulse height análisis" es realizada en base de un scan de PHA por medio de MeasParameters. Este scan muestra la distribución de energía de la línea y hace posible fijar la ventana PHA tal que se tenga toda la seña (el pico) con la mínima contribución de ruido como sea posible. La librería de líneas esta almacenada como un archivo llamado Ssqllib.fll, localizado en la subcarpeta librerías de la carpeta de SPECTRAplus. En MeasParameters, hay tres niveles de acceso a los datos protegidos. • Revisar los datos protegidos.

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• Cambiar las posiciones de pico de las líneas espectrales protegidas. • Tener un control total: agregar, borrar líneas protegidas. Los dos últimos requieren que Ud. ingrese primero una contraseña apropiada. Al manejar líneas en MeasParameters nosotros podemos crear o dar las propiedades específicas de una línea espectral con distintos criterios. • Alta intensidad, Selecciona aquellas líneas que se ven favorecidas en intensidad. esto es a expensas de resolución. • Mejor resolución, selecciona aquellas líneas las cuales se ven favorecidas en mejor resolución, a expensas de intensidad. • Alternar elección, líneas las cuales no son las mejores en los dos criterios, pero pueden ser usados para alternar la elección. • Mayor, la línea es convenientemente usada cuando el elemento esta presente como mayoritario. • Menor, la línea es convenientemente usada cuando el elemento esta presente como minoritario. • Traza, es convenientemente usada cuando el elemento se encuentra como traza. Línea de alta energía, Líneas de la más alta energía son preferentemente usadas para incrementar la profundidad analizada. Energía baja, líneas de baja energía son preferidas cuando la profundidad analizada es corta, este es el caso de muestras delgadas.

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ANEXO 3 DIAGRAMA DE FLUJO DE ANALISIS DE RESIDUO INSOLUBLE POR VIA HUMEDA PESAR 1GR DE MUESTRA DE CEMENTO A ANALIZAR LLEVAR A UN VASO PP DE 400 ML

SE DISUELVE CON 50 ML DE AGUA DESTILADA MAS 10 ML DE HCl 1:1 Y LLEVAR A 100 ML DE TOTAL DISOLUCION

CALENTAR DURANTE 20 MIN, FILTRAR CON AGUA DESTILADA ACALIENTE

RESIDUO SE LLEVA A 100 ML DE AGUA MAS 10 ML DE NaOH (10%) DONDE SE NEUTRALIZA

CALENTAR DURANTE 20 MIN FILTRAR CON AGUA DESTILADA CALIENTE

EL RESIDUO LLEVAR A UN CRISOL DE PORCELANA LLEVAR A SECAR Y TRASLADAR A LA MUFLA DE 900 GRADOS CENTIGRADOS DURANTE 35 MIN

SACAR DE LA MUFLA , ENFRIAR Y PESAR ANALIZAR LOS RESULTADOS

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ANEXO 4 DIAGRAMA DE FLUJO DE ANALISIS DE RESIDUO INSOLUBLE POR VIA INSTRUMENTAL

PESAR 10 GR DE MUESTRA DE CEMENTO A ANALIZAR LLEVAR A RECIPIENTE DE PULVELRIZACION MAS 4 CERAS

SE LLEVA A MOLINO HERZOG A PULVERIZACION DUARNTE 4 MIN

SE COLOCA APRENSA HIDRAULICA Y SE VUELVE EN PASTILLA DE ANALISIS PARA XRF

SE LLEVA A ANALIZAR POR XRF DURANTE 5 MIN

ANALIZAR RESULTADOS POR XRF

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ANEXO 5 MANUAL DE METODOS DE QUIMICA (ANEXO 1) Para este análisis se tomara como patrón el 114q que es un cemento estándar certificado internacionalmente y que tiene como referencia que tiene como Residuo Insoluble de 0.90% realizando las pruebas comparativas del patrón por vía húmeda se tiene los

Cemento Patrón 114q

Residuo Insoluble %

1

0.85

2

0.92

3

0.90

4

0.86

5

0.80

Promedio

0.87

siguientes resultados: GRAFICO 1 RI ESTANDAR VS RI PRÁCTICO 1,1 1,05 1

RI Estan…

0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 1

2

3

4

5

Como se observa se tiene una leve diferencia de 0.90% el estándar con el práctico de 0.87% apenas una leve diferencia de 0.03% donde los resultados que obtendrán serán óptimos.

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FOTO 3 RADIOFLUORECENCIA DE RAYOS X

FOTO 4 PLANTA DE CEMENTO VIACHA SOBOSE S.A.

FOTO 5 MOLINO DE CEMENTO (ACH2)

FOTO 6 MOLINO DE CEMENTO (ACH2) 18 TN/H

FOTO 7 MOLINO DE CEMENTO (FLS) 35 TN/H

FOTO 8 MOLINO DE CEMENTO (JPT) 65 TN/H

FOTO 9 CHANCADO 2 TRITURACION DE MATERIAS PRIMAS

FOTO 10 MOLIENDAHARINA CRUDA ATOX

FOTO 11 SILO FRF ALMACENAMIENTO HARINA CRUDA

FOTO 12 HORNO FLS 2 PRODUCCION DE CLINKER 2000 TN/DIA

FOTO 13 COOLER HORNO FLS 2

FOTO 14 MOLINO DE CEMENTO ACH2

FOTO 15 MOLINO DE CEMENTO ACH2 CONTROL

FOTO 16 MOLINO DE HARINA CRUDA ATOX CONTROL