Cemento Portland

Cemento PortlandPROCESOS UNITARIOS IKatherine Moncada Navarro

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICAPROCESOS UNITARIOS I

TEMA:CEMENTOS PORTLANDDOCENTE:ING. SEGUNDO CABALLEROALUMNA:MONCADA NAVARRO KATHERINE

PIURA-PER2011

CEMENTOS PORTLANDI. INTRODUCCIONEl aprovechamiento de la piedra caliza y de los cementos en la industria ha proporcionado importantes empresas a los qumicos y a los ingenieros desde los primeros aos cuando se comenzaron a usar los morteros de cal y los cementos naturales. En la actualidad basta solo mencionar las paredes, las trabes de concreto reforzado, los tneles, las presas y las carreteras para advertir cuan dependiente de tales productos se encuentra la civilizacin hoy en da. Lo conveniente, lo barato, la adaptabilidad, la resistencia y durabilidad de los productos de cemento han sido la base de las aplicaciones enumeradas.

II. HISTORIAYa en la antigedad se utilizaron el barro, el yeso y la cal como morteros areos. En Roma, se conocan morteros hidrulicos hacia el ao 50 antes de Cristo, pero su preparacin cay de nuevo en el olvido. l ingles Parker descubri en el ao 1796 que para el fraguado bajo agua se requiere la presencia de componentes arcillosos. La primera mezcla artificial fabricada por el recibi el nombre d cemento romano en recuerdo de los morteros hidrulicos fabricados por los romanos. En 1842, el albail ingles Aspdind fabric ladrillos por calcinacin de productos naturales y denomino a sus mezclas cementos portland porque los ladrillos fabricados con ella recordaban en su color y solidez a los ladrillos de portland, muy afamados en Inglaterra. Las temperaturas de calcinacin utilizadas por Aspind eran todava inferiores al lmite de sinterizacin y por lo tanto, el ao 1844 es realmente el primero en que se produjo cemento en el sentido actual.La primera fbrica de cemento se instalo en Alemania el ao 1869 y fue seguida rpidamente por un elevado nmero de nuevas instalaciones.

En 1838 Brunel emplea por primera vez unCemento procedente de la fbrica de AspdinEn el que se haba logrado una parcialSinterizacin por eleccin de una temperaturaAdecuada de coccin. Este cemento se aplicEn la construccin de un tnel bajo el roTmesis en Londres.

III. TIPOS DE CEMENTOS PORTLAND

Cemento portland normal (CPN), o comn, sin aditivos, es el ms empleado en construccin. Cemento portland blanco (PB), compuesto por materias primas pobres en hierro, que le dan ese color blanquecino grisceo. Se utiliza, por ejemplo, con fines artsticos. Es un cemento portland con un mximo de 0.5% de oxido de hierro.

El TERRAZO

Se fabrica con granitos de piedra de distintos tamaos y colores que se ponen en un lecho de cemento y se pulen despus del endurecimiento Cemento portland de elevada resistencia inicial (CER), posee un mayor contenido de silicato triclcico que le permite un fraguado ms rpido y mayor resistencia. Se emplea en muros de contencin y obras hidrulicas. Cemento portland resistente a los sulfatos (CPS), tiene bajo contenido en aluminato triclcico, que le permite una mayor resistencia a la accin de sulfatos contenidos en el agua o en el terreno. Cemento portland con aire ocluido, tiene un aditivo especial que produce un efecto aireante en el material. Cemento tras, es tambin un cemento mixto (30-40% de tras, el resto cemento portland) que ha dado buenos resultados sobre todo en construcciones hidrulicas. Cemento aluminoso, tiene una composicin distinta de la del cemento portland, sobre todo por su elevado contenido en almina (42% Al2O3; 37% CaO; 15% Fe2O3; 6% SiO2). Sus ventajas residen en la gran estabilidad frente a disoluciones agresivas y en el rpido endurecimiento. Cemento sorel, no es propiamente un cemento sino una mezcla de magnesia calcinada y pulverizada con disoluciones de cloruro de magnesio. Con mezclas de cemento Sorel y serrn se fabrica piedra de madera y mrmol artificial.

IV. COMPOSICIN QUMICA DEL CEMENTO PORTLAND 64% xido de calcio (CaO) 21% xido de silicio(SiO2) 5,5% xido de aluminio (Al2O3) 4,5% xido de hierro( Fe2O3) 2,4% xido de magnesio(MgO) 1,6% sulfatos (SO3) 1% otros materiales, entre los cuales principalmente agua.

V. PROPIEDADES FISICAS DEL CEMENTOLa densidad o peso especifico del cemento vara entre 3.08 a 3.20 gr/cm3 para el cemento portland.El dimetro promedio de una partcula de cemento tpica es de aproximadamente 10 micras, o una centsima de milmetro.VI. PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO6.1.-CHANCADO PRIMARIOLas materias primas: arcilla y caliza extrada de la cantera es llevada a la chancadora primaria donde se trituran por separado en un molino de bolas, que reduce su tamao desde un mximo de 1.5m, hasta un mnimo de 25cm, depositndola en una cancha de almacenamiento que tiene una capacidad de 200000 toneladas.6.2.- COCCIN DE LA PASTA CRUDADe los molinos de bolas la pasta cruda pasa a los hornos rotatorios continuos, semejantes a los de cal viva, pero de 200 metros de longitud y 10 metros de dimetro. El tubo tiene su chapa interiormente revestida de ladrillos refractarios. Giran lentamente: 1 vuelta por minuto. Debido a la pendiente, la pasta cruda desciende del extremo superior al inferior.6.2.- CHANCADO SECUNDARIO En la molienda de crudo se realiza la ltima reduccin del tamao de la caliza a un estado pulverulento. Donde se reduce su tamao de 25cm a un mximo de 19mm.Para este proceso cuentan con dos equipos de diferente tecnologa, un molino de crudo (cuyos cuerpos moledores son bolas de acero de diferente dimetro, donde la molienda se efecta por atricin, con un consumo de energa de 5.5 MW/h) y la prensa de rodillo (cuyos cuerpos moledores son rodillos de 2m de dimetro, donde la molienda se efecta por compresin, con un consumo de energa de 3.6MW/h6.5.- HOMOGENIZACIONEn la homogenizacin de logran mezclar los dos componentes logrando as una mezcla intima y homognea.6.7.- PRE-CALENTAMIENTOSe lleva a cabo en edificios que cuentan con una torre de ciclones, ubicados uno encima del otro. El crudo homogenizado se alimenta por el extremo superior de este precalentado, pasando a travs de los ciclones donde se calienta por accin de los gases generados en el quemador del horno, inicindose de esta manera el proceso de des carbonatacin y transformacin termoqumica del crudo.6.8 CLINKERIZACIONEl crudo descarbonatado ingresa a los hornos y por efecto del calor generado por combustin del carbn o gas natural en un quemador situado en el extremo de salida, sufre transformaciones fsicas y qumicas, llegando a obtenerse el producto llamado clinker a temperaturas del orden de 1400 a 1450 oC .Los hornos son tubos de acero de 5.2 m de dimetro y 90m ,con una pendiente de 3% y que giran a una velocidad de hasta 4.5rpm.Los hornos estn revestidos interiormente por ladrillos refractarios para proteger el tubo y disminuir la perdida de calor, y tienen una capacidad de 4000 y 7500 t/d de clinker .

LAS REACCIONES DE LA FORMACIN DEL CLINKER, POR FASES DE TEMPERATURA, SON:En el precalentador a unos 600 C ocurre la des carbonatacinCaCO3 CaO + CO2Luego el crudo descarbonatado ingresa al horno rotatorio y el efecto generado por la combustin del carbn o petrleo sufre transformaciones fsicas y qumicas.Entre los 800 y1000 C2CaO + SiO2.2CaO.SiO2 Ca2SiO4Entre los 1280 Y1450 CAl2O3 + 3CaO Ca3Al2O6Tambin se formaAl2O3 + 4CaO + Fe2O3 4CaO.Al2O3.FeO3

Finalmente a una temperatura de 1400 a 1450C se produce EL CLINKER2CaO.SiO2 + CaO Ca2SiO4.CaO

6.9.- ENFRIAMIENTOEl clinker descargado del horno pasa a la tercera parte del circuito de clinkerizacion, consistentes en los enfriadores. Estos constan de varias superficies escalonadas compuestas por placas fijas y mviles alternadas, con unos pequeos orificios por donde pasa el aire que es insuflado por la parte inferior, por la accin de ventiladores con el objeto de enfriar el clinker hasta alrededor de 180 0C.En la parte final de estas unidades se encuentran instaladas trituradoras de rodillo, accionadas por motores hidrulicos, para reducir el tamao del clinker a un mximo de 5cm.

6.10.-OBTENCION DEL CEMENTOEl clinker que sale de los enfriadores es transportado a una cancha de almacenamiento donde termina su proceso de enfriamiento para ser posteriormente alimentado a los molinos de bolas de cemento o a las prensas de rodillo de cemento .La molienda de la mezcla del clinker con yeso constituye el cemento portland adicionndose en aproximadamente 3.8%.

Cemento Portland

Cemento Portland

Una vez obtenido el cemento se almacena en silos para ser ensacado a granel.

VII. DIAGRAMA DE BLOQUES

CALORCEMENTOTRITURADOR DE RODILLOSTRITURACION PRIMARIAMOLIENDA FINAMATERIAPRIMAMATERIAPRIMATRITURACION PRIMARIAMOLIENDA FINAPRE_CALENTADORHORNO ROTATORIOENFRIAMIENTOYESOMOLINA DE BOLASTRITURACION PRIMARIAMATERIAPRIMAHORNOCOCCION DE LA PASTA CRUDACOCCION DE LA PASTA CRUDAVIII. Clinker180OCMOLIENDAFINACalcinacin de la Mezcla1000cccc1400-1500cCALORHorno rotatorioPolvo de CarbnTRITURADORA PRIMARIAArcillaCalizaMolino de BolasTRITURADOR DE RODILLOSPRE-CALENTADORAIRECEMENTO YESOMATERIAS PRIMASCinta transportadoraSILO DE MEZCLACOCCION DE LA PASTA CRUDADIAGRAMA DE FLUJO

VIII. APLICACIONES DEL CEMENTOEl cemento se utiliza exclusivamente para la construccin utilizada como aglomerante para la preparacin del hormign o concreto. Como cemento hidrulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar qumicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.Con hormign que tienen inclusiones de hierro se fabrican postes, mstiles, barras, vigas, peldaos de escalera, tinas, tubos, etc. Las piezas prefabricadas con mortero (cemento+ arena) pueden fabricarse ladrillos, tejados, losas para tumbas y planchas de adorno para la construccin.

IX. BIBLIOGRAFIA Ludwig Mayer- MTODOS DE LA INDUSTRIA edit. Reverte S.A- 1987. WWW. Impactosambientales.com George Austin -MANUAL DE PROCESOS QUIMICOS EN LA INDUSTRIA .Ed.Mc. Graw Hill.

Autor: Prof. Dr. ngel Vin Ortuo -INTRODUCCION A LA QUIMICA INDUSTRIAL. Ed.Revert, s.a, s.a.