Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento - Cocción.

 La cocción del crudo se realiza por medio de hornos giratorios que son básicamente cilindros revestidos interiormente por materiales refractarios, estos cilindros tienen una longitud de hasta 150 m y diámetros hasta de 9 m, se encuentran inclinados en un 2% a 5%. Debido a la inclinación y rotación del horno, el material es transportado desde el extremo superior hasta el inferior que es donde se encuentra el quemador.

Así tenemos que en la zona de 900 °C a 1200 °C se produce la reacción entre la cal y la arcilla; de 1250 °C a 1290 °C se inicia la formación de la fase líquida y por encima de esta temperatura se produce la formación de los compuestos del clinker. Finalmente, el clinker se descarga al enfriador que puede ser por satélites, de parrilla, etc. que debe ser capaz de alcanzar el enfriamiento rápido del clinker para evitar que el óxido de magnesio procedente del carbonato, cristalice en forma de periclasa. Ver figura 4-6.

Posteriormente el Clinker debe ser enfriado con el fin de que parte de la cal libre se transforme en hidróxido cálcico y evitar así problemas expansivos posteriores.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento - Los molinos verticales en la industria del cemento

 Han ocasionado en las de fábricas de cemento la oportunidad de la mejorar la utilización para la molienda del polvo crudo de cemento, destinada a la alimentación de hornos de grana producción el calor contenido en los gases de salida para realizar, durante la molienda, y en el interior del molino, el proceso de secado del crudo. La realidad de unas instalaciones que hoy se reparten por todo el mundo. La tendencia general hacia el molino vertical se hizo evidente en el instante en que la industria del cemento evolucionó hacia plantas cada vez más grandes con hornos rotativos trabajando en combinación con intercambiadores de calor. Hornos con capacidades de hasta casi 10.000 t/día son alimentados por molinos de rodillos.

Pruebas realizadas a nivel industrial con un molino grande en una fábrica de cemento han confirmado la posibilidad de un ahorro de energía, con respecto al molino de bolas, del 10-25 % en la molienda de clínker para cementos de buena calidad. Este menor consumo tiene su explicación en que el molino vertical produce menos finos que el de bolas, y estos finos, en cuanto están molidos, son arrastrados por la corriente de aire a través del separador.

La máxima concentración de partículas en un cemento molido con molino de rodillos está situada alrededor de los 20 micrones, mientras que esta concentración se produce alrededor de los 5-7 micrones en el molino de bolas, pudiéndose conseguir las mismas resistencias a los 28 días moliendo el cemento en el molino vertical con valores de superficie específica (Blaine) notablemente más bajos. Así, por ejemplo, para obtener un buen cemento P-450 basta moler hasta aproximadamente 2.000 Blaine en un molino vertical, siendo necesario pasar de los 3.000 Blaine en el molino de bolas. El desgaste de las camisas y la pista es en este caso, del orden de los 10 g/t de cemento molida. Es interesante hacer notar que, al ser el molino vertical un molino en corriente de aire, permite ser alimentado con el clínker caliente directamente desde el horno, bajando la temperatura del mismo en breves momentos hasta los 100°C y menos, por efecto del aire frío que penetra en el molino a través de la corona de alabes. La despolvorización del sistema no presenta ninguna dificultad, realizándose en estos momentos pruebas de molienda a gran escala con resultados muy esperanzadores.

Dr. Ing. JUAN M. HIDALGO DE CISNEROS ALONSO

Loesche Española de Ingeniería, S. L.

La Sociedad Boliviana de Cemento S.A. (Soboce) lanzó al mercado nacional proyecto Illimani LP 12, con un innovador producto generado con la más moderna tecnología de la industria del cemento instalada en su Planta de Cemento Viacha, con un producto tipo 1P-30 (NB-011). El molino vertical instalado en Bolivia y está ubicado a mayor altura en toda América; Con la ampliación en Viacha, que se incrementó en más de 70%, es decir, de 1,6 millones de toneladas a más de 2,9 millones de toneladas al año. Así, junto al molino vertical para optimizar la molienda, esta ampliación mejorará el servicio de despacho y entrega del producto a los clientes garantizando el peso de las bolsas y su entrega en buen estado, con tiempos de traslado más eficientes y oportunos, ya que incorpora una ensacadora rotativa de 16 boquillas, un aplicador de bolsas y un paletizador con capacidad de despacho de 4500 bolsas por hora. Ósea 3000 Tn. por día.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento - Preparación de las Materias Primas

 Las materias primas son extraídas de las canteras cuya explotación es a cielo abierto o subterránea y para eso se tiene otras empresas mineras dedicadas al mismo cumpliendo las normativas mineras legales.

El tamaño máximo de la piedra explotada depende de la capacidad de la Chancadora la cual varía de la capacidad de producción que se tiene en planta por lo que antes de ingresar al proceso de fabricación del cemento deben ser chancadas con el objeto de llegar a partículas de más o menos 20 a 25 mm o menores con el objeto de mejorar el rendimiento de los molinos de crudo.

Este material triturado debe ser secado, por sistemas que pueden ir desde un horno rotatorio hasta el mismo molino de crudo atravesado por una corriente de aire caliente. Si se usa el segundo método el molido también incrementa las temperaturas colaborando al secado.

Los molinos están formados por un tambor de acero recubierto interiormente por placas muy resistentes al desgaste y de formas adecuadas capaces de voltear las cargas de materias primas y unas bolas de fundición blanca aliadas con níquel y cromo. El molino gira en un eje horizontal levantando con ello la carga de materias primas y las bolas que al chocar entre sí y con la chapa interior del tambor pulverizan las materias primas. (Ver figura A-3). En algunos casos los molinos suelen estar compuestos de una o varias cámaras de distinto tamaño separados por diafragmas de diferente tamaño de abertura y llenados con diferentes granulometrías de bolas (ver figura A-4 y figura A-5). El material entra en la primera cámara y cuando a alcanzado una determinada finura pasa a la segunda y así sucesivamente arrastrado por una corriente de aire.

En algunos casos estos molinos suelen funcionar en circuito cerrado es decir el material que sale del molino entra a un separador donde las partículas que no alcanzaron una cierta finura vuelven a ingresar al molino. 

Una vez que la materia prima alcanza la finura deseada, es llevado a los intercambiadores de calor que son una serie de ciclones montados uno encima de otro  y por los cuales circula aire caliente, en estos el material es precalentado para que no exista un choque brusco de temperatura al entrar al horno y de paso son remezclados.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento - Fabricación del Cemento.

 Existen dos sistemas para la fabricación del cemento portland que son por vía húmeda y por vía seca, el primero fue empleado mucho hace unos años tiene algunas ventajas con el segundo, pero que no compensan el mayor consumo de combustible y el mayor costo de los hornos con la finalidad de quitar el agua de la materia prima. Es por esta razón que hoy en día se ha generalizado el sistema por vía seca que produce cementos de igual calidad y su único problema era la mayor contaminación ambiental, que hoy en día se ha solucionado por medio de filtros electrostáticos de gran eficacia.

Por esta razón a continuación se detallará el sistema de fabricación del cemento por vía seca figura A-2

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento - Cementos Puzolánicos, Tipo P.

 Son los cementos constituidos por clinker portland en proporción no menor al 60%, material puzolánico (puzolanas naturales, cenizas volantes u otros) en proporción no mayor al 40%, y el regulador de fraguado. No se admiten componentes adicionales por más de un 5%.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento - Cementos Portland Con Filler Calizo, Tipo IF.

 Estos cementos están constituidos por clinker portland en proporción no menor al 80% ni mayor al 94%, filler calizo en proporciones entre 6% y 15%, y el regulador de fraguado. No se admiten componentes adicionales por más de un 5%.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento - Cementos Portland Con Puzolana, Tipo IP.

 Son los cementos que resultan de la molturación conjunta de clinker portland en proporción no menor al 70% ni mayor al 94%, puzolana natural en proporción entre 6% y 30%, y el regulador de fraguado, no se admiten componentes adicionales por más de un 5%.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento - Cementos Portland, Tipo I.

 Son los cementos fabricados con clinker portland en proporción no menor al 95% y el regulador de fraguado (normalmente yeso), en este tipo de cementos no se admiten ningún tipo de componentes adicionales por más de un 5%.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Tipos de Cemento

 Los tipos de cemento están fabricados básicamente de clinker portland, yeso y adiciones que pueden ser puzolanas naturales, cenizas volantes, humo de sílice, escorias siderúrgicas o por filler calizo. En adelante estudiaremos primero los cementos que se comercializan en Bolivia y que se clasifican en la norma

Boliviana NB-011. Para luego estudiar los demás cementos comercializados en el mundo.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Fílleres Calizos

 Los filleres son materiales inorgánicos minerales, naturales o artificiales, especialmente seleccionadas, que mejoran las propiedades del cemento en aspectos físicos como la trabajabilidad, dispersión, hidratación, o la retención de agua, y acciones de carácter químico; estos pueden ser inertes o tener alguna propiedad cementicia.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Puzolanas Artificiales.

 Son los productos que se obtienen de tratamientos térmicos de arcillas, pizarras, subproductos de algunas industrias tales como polvo de ladrillo, cenizas volantes, etc.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Puzolanas Naturales

 Son materias sólidas de naturaleza silícea y aluminosa, capaces de combinarse con la cal hidráulica o la proveniente de la hidratación de los cementos, a temperatura ambiente y en presencia de agua, para formar compuestos de propiedades cementantes. de esta forma el hidróxido de calcio liberado, que es un compuesto fácilmente soluble en agua, se convierte a la forma de silicatos hidratados de calcio que son insolubles y resistentes.

El principal beneficio que se obtiene con el uso de un cemento con puzolana es el de hacerlo más durable especialmente en ambientes agresivos que propician la disolución y extracción del hidróxido de calcio.

Es también usual usar los cementos portland con puzolana para inhibir la reacción entre los álcalis del cemento y algunos agregados proclives a esta reacción (minerales y rocas de origen silíceo y carbonatadas), pudiendo restringir e incluso anular esta reacción; pero como no todas las puzolanas poseen esta facultad es necesario verificarlo mediante pruebas.

También se conoce que ciertas puzolanas pueden mejorar la resistencia a los sulfatos.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Adiciones.

 Las adiciones son aquellos materiales inorgánicos, puzolánicos o con hidraulicidad latente que pueden añadirse al cemento para conferirles a estas algunas características físicas y/o químicas especiales.

Las adiciones pueden ser: puzolanas naturales, cenizas volantes, microsílice o humo de sílice, escorias de alto horno, escorias metalúrgicas, filler calizo, etc. En el presente Memoria laboral dirigido, solo se expondrá a las puzolanas y al filler calizo debido a que son las únicas adiciones que contempla la norma NB-011 y que además son las únicas adiciones usadas por las fábricas cementeras en nuestro país.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Trióxido de Azufre (SO3).

 El azufre proviene de la adición de yeso como regulador de fraguado, pudiendo también provenir del combustible empleado. Un exceso de SO3 puede producir el fenómeno de falso fraguado por lo que las normas limitan su contenido.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Alcalis (K2O + Na2O).

 Los álcalis influyen negativamente en la durabilidad de los hormigones fabricados con áridos reactivos constituidos en parte por sílice hidratada amorfa, que dan lugar a compuestos expansivos que dificultan la adherencia pasta-agregado y que pueden llegar a destruir al propio hormigón. Con estos áridos es necesario emplear cementos con bajo contenido de álcalis o cementos con puzolana.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Trióxido de Azufre (SO3).

 El azufre proviene de la adición de yeso como regulador de fraguado, pudiendo también provenir del combustible empleado. Un exceso de SO3 puede producir el fenómeno de falso fraguado por lo que las normas limitan su contenido.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Alcalis (K2O + Na2O).

 Los álcalis influyen negativamente en la durabilidad de los hormigones fabricados con áridos reactivos constituidos en parte por sílice hidratada amorfa, que dan lugar a compuestos expansivos que dificultan la adherencia pasta-agregado y que pueden llegar a destruir al propio hormigón. Con estos áridos es necesario emplear cementos con bajo contenido de álcalis o cementos con puzolana.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Oxido de Magnesio (MgO).

 Es también de carácter expansivo, aunque a más largo plazo, es más peligroso si se encuentra cristalizado en forma de periclasa como consecuencia de un enfriamiento lento en el clinker. Debido a su carácter muy nocivo las normas limitan su contenido.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Cal Libre (CaO).

 La hidratación de la cal libre es de carácter expansivo pudiendo causar fisuras en el hormigón, debilitamiento y destrucción del mismo.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento - Componentes Secundarios del Clinker Portland

 Los demás componentes no mencionados en el párrafo anterior, son los secundarios y su importancia radica en que, si bien se encuentran en porcentajes muy reducidos, estos pueden tener efectos negativos. los componentes secundarios son fundamentalmente la cal libre, la magnesia, los álcalis y el anhídrido sulfúrico.

Cálculo de la Composición Potencial del Cemento

A fin de permitir un cálculo rápido de las proporciones en que intervienen los compuestos en la composición de un cemento portland, Bogue introdujo hace más de 40 años fórmulas que permiten pasar de los contenidos porcentuales de óxidos, determinados en el análisis químico, a las proporciones también porcentuales, de los componentes mencionados. Es importante aclarar que las mismas tienen validez exclusivamente para cementos en cuya fabricación intervengan solamente clinker portland y yeso. Por tanto, si de un cemento portland con puzolana no se conocen previamente las proporciones de clinker y puzolana, los valores calculados serán tanto más aleatorios, cuando menor sea el contenido de clinker. Las fórmulas citadas son:

La fórmula de Bogue es bastante aproximada y sencilla de aquí que se ha universalmente aceptado por su simplicidad y por dar un conocimiento bastante bueno de un cemento a través de la composición calculada

Componentes Principales del Clinker Portland - Ferrito Aluminato Tetracálcico.

 Este componente tiene muy poca contribución en las resistencias del cemento.

Su hidratación es rápida liberando un calor de hidratación del orden de 100 cal/g.

El hierro que lo forma tiene gran importancia como material fundente en el horno y es responsable del color gris verdoso; en proporciones menores al 0.5% se obtiene los cementos blancos.

La siguiente Figura A-1 ilustra la evolución de la resistencia a compresión en función del tiempo de los componentes principales del Clinker portland.

Componentes Principales del Clinker Portland - Aluminato Tricálcico.

 Este componente por si solo desarrolla muy poca resistencia en el cemento, pero en presencia de los silicatos desarrolla resistencias iniciales muy buenas. Se cree que actúa como catalizador de la reacción de los silicatos. El calor de hidratación es muy elevado (207 cal/g) esto debido a su hidratación casi instantánea al contacto con el agua; es por esta razón que se usa un regulador de fraguado. En los cementos portland puros (sin adición) un contenido alto de aluminato tricálcico da lugar a hormigones y morteros sensibles al ataque de sulfatos y otros agresivos.

Componentes Principales del Clinker Portland - Silicato Bicálcico.

 Este componente da al cemento pocas resistencias en los primeros días, pero luego va incrementando hasta alcanzar al silicato tricálcico. El calor de hidratación liberado es de aproximadamente 60 cal/g.

Componentes Principales del Clinker Portland - Silicato Tricálcico

Este componente es el principal del clinker, confiere altas resistencias iniciales al cemento, en aproximadamente una semana desarrolla sus resistencias y después evoluciona muy lentamente. El calor de hidratación que libera en la reacción con el agua es de aproximadamente 120 cal/g.

Componentes Principales del Clinker Portland

 Los componentes principales del clinker portland son el silicato tricálcico, silicato bicálcico, aluminato tetracálcico, ferrito aluminato tetracálcico. los silicatos suman del 60% al 80% y son responsables de las resistencias mecánicas, estos no se encuentran en estado puro por lo que se les suele denominar por su nombre mineralógico (Tabla 1-3).

Composición del Cemento - Materias Primas. Parte 2

 Los cuatro primeros óxidos dan lugar a los componentes principales del cemento portland mientras que los demás son los componentes secundarios o no deseables.

Tabla 1-2 Límites Entre los que oscila La Composición En Óxidos de un Cemento Portland.

Composición del Cemento - Materias Primas. Parte 1

 El cemento portland está formado básicamente por la molienda conjunta del producto de cocción de una mezcla de caliza y arcilla que recibe el nombre de clinker, además de un regulador de fraguado y en algunas ocasiones de una adición.

El clinker como componente básico del cemento está compuesto por silicatos, aluminato y ferrito aluminato de cal, por esta razón la materia prima ha de tener óxidos de sílice, aluminio, hierro y cal en proporciones adecuadas. Además de estos óxidos existen en las materias primas otros que no son tan deseables pero que se encuentran en proporciones menores que son los óxidos de magnesio, sodio, potasio, anhídrido sulfúrico y otros elementos.

Tabla 1-1 Se Muestra La Composición En Óxidos de un Cemento Portland.

Fancesa cierra contrato para proveer cemento a la construcción de la Nueva Santa Cruz

 La Fábrica Nacional de Cemento S. A. (Fancesa) proveerá más de 582 mil toneladas de cemento por más de 72 millones de dólares para la construcción del proyecto de la Nueva Santa Cruz Ciudad Inteligente, luego de la firma de un contrato con el grupo empresarial Lafuente que construye este megaproyecto al norte de la capital oriental.

El contrato fue revelado este jueves en la sede de la factoría en Sucre, donde las autoridades de Fancesa y el grupo empresarial Lafuente destacaron el acuerdo como histórico.

El presidente del directorio de Fancesa, Armin Cortez, señaló que este contrato es producto de más de un año de negociación para concretar la provisión de cemento por más de $us 72 millones al grupo empresarial Lafuente.

Añadió que no todos los años se construye una ciudad desde los cimientos como el megaproyecto Nueva Santa Cruz, que en su primera fase tiene este contrato con la factoría chuquisaqueña. Agregó que la empresa chuquisaqueña cumplirá con lo estipulado y vaticinó que el Grupo Lafuente seguirá confiando en Fancesa para trabajar hasta la conclusión de ese proyecto.

“En estos 62 años de vida institucional de la factoría es importante hacer público este contrato, ya que se constituye en uno de los más importantes de la vida de Fancesa, hablando en términos económicos y de volumen, agradecerles por la confianza depositada en nuestra factoría”, enfatizó.

Por su parte, Julio Novillo, representante del grupo Lafuente, aseguró que esta alianza estratégica está fundamentada en la seguridad y seriedad que genera Fancesa, especialmente con su nueva línea de producción que garantiza la construcción de la nueva ciudad sin mayores contratiempos.

“Es eso lo que nos empuja a cerrar esta alianza estratégica en el mediano y largo plazo, esta primera etapa de la construcción de la ciudad que consiste básicamente en los servicios básicos y el pavimento, abre la posibilidad de construir esta ciudad en sus otras etapas que representarán una mayor provisión de cemento”, remarcó.

Cortez explicó que la ejecución de la ciudad inteligente, al norte de la ciudad de Santa Cruz, se proveerá dos tipos de cemento de alta calidad IP-30 Líder, en una cantidad de 192.185 toneladas y 390 toneladas de IP-40 Superior, haciendo un total de 582.558 toneladas de cemento en un tiempo de 40 meses, a partir de la firma del contrato con un costo de más de $us 72 millones.

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES - CEMENTOS - Composición del Cemento.

Debido a que en Bolivia se comercializan solo los cementos del tipo I Portland, en adelante presentaremos la composición del cemento portland.

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES - CEMENTOS.

Los cementos hidráulicos adquieren sus propiedades aglomerantes de la formación de nuevos compuestos químicos durante su fabricación. Este término hidráulico significa que puede endurecer y ganar resistencia en presencia de agua. Su estudio y conocimiento de los factores que en este influyen es de vital importancia para entender el comportamiento de los hormigones.

MÉTODO DE EVALUACIÓN DE CALIDAD DEL CEMENTO EN HORMIGÓN Y MORTEROS PARA EL MERCADO DEBOLIVIA

Para la realización del método de evaluación de la calidad del cemento en el mercado de Bolivia se deben de establecer ciertos criterios de constancia como ser los agregados, aguamano de obra y equipos.

 El método de dosificación es definido de acuerdo con las proporciones adecuadas paracada clase de hormigón y se ha considerado las siguientes: clases 1, clase 2 y clase 3 loscuales llevan un análisis de mejor proporción. La tecnología de hormigón está influenciada por las crecientes exigencias del mercado vapasando a varias transformaciones en las últimas décadas por lo que se debe saber cuál esel comportamiento del cemento en nuestro mercado.