EL CEMENTO

El cemento es un material de construcción formado por la mezcla de varios elementos adhesivos. Este resistente material debe su nombre a lo que los romanos denominabas “opus caementitium”, que del latín al español es traducible como obra cementicia. Los romanos llamaban así a una mezcla de grava y otros materiales similares al hormigón que utilizaban para fabricar los morteros.

Ya en nuestros días, el cemento, sigue comportándose como un adhesivo, sin embargo, su mayor uso se encuentra en la construcción de grandes edificios y todo tipo de construcciones relacionadas a las obras de la ingeniería civil.

El cemento se conoce también por el nombre de cemento hidráulico, nombre que incluye a todas aquellas sustancias aglomerantes que hacen fraguar y endurecer la mezcla con agua, lo que puede suceder incluso, bajo el agua.

El cemento se fabrica a partir de un proceso en el que existen varias etapas, en donde se integran sus componentes, el aglutinante en base al agua y los agregados como la grava, el árido fino, el grueso, y la arena). La primera de ellas guarda relación con la acción de triturar y moler la materia prima. En segundo lugar, es necesario mezclar los distintos elementos de la mezcla, teniendo en consideración las proporciones adecuadas para la obtención del polvo crudo base. Posteriormente, el polvo crudo debe ser calcinado, para luego, junto a determinado monto de yeso, ser molido nuevamente. A este producto se le llama clínker.

Debido a sus características, el cemento es utilizado para construcciones que requieren de gran firmeza y resistencia, usándose para la construcción de cimientos y muros de grandes edificios y hogares. Además es posible encontrarlo en la fabricación de monumentos y estatuas que adornan nuestra ciudad, sin embargo, para este uso, el cemento utilizado es uno de color blanco, ya que el clásico de color gris le da un acabado poco estético.

De este modo, podemos notar que el cemento se encuentra presente en casi cada rincón de nuestras ciudades y hogares.

HISTORIA

Desde la antigüedad se emplearon pastas y morteros elaborados con arcilla, yeso o cal para unir mampuestos en las edificaciones. Fue en la Antigua Grecia cuando empezaron a usarse tobas volcánicas extraídas de la isla de Santorini, los primeros cementos naturales. En el siglo I a. C. se empezó a utilizar el cemento natural en la Antigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio. La bóveda del Panteón es un ejemplo de ello. En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentación de un faro en el acantilado de Edystone, en la costa Cornwall, empleando un mortero de cal calcinada. El siglo XIX, Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, denominado así por su color gris verdoso oscuro similar a la piedra de Portland. Isaac Johnson, en 1845, obtiene el prototipo del cemento moderno, con una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura. En el siglo XX surge el auge de la industria del cemento, debido a los experimentos de los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para calcinación y el molino tubular y los métodos de transportar hormigón fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907

PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO

La fabricación del cemento es una actividad industrial de procesado de minerales que se

divide en tres etapas básicas:

• Obtención de materias primas

• Molienda y cocción de materias primas

• Molienda de cemento

OBTENCIÓN Y PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS

El proceso de fabricación del cemento comienza con la obtención de las materias primas necesarias para conseguir la composición deseada de óxidos metálicos para la producción de clínker.

El clínker se compone de los siguientes óxidos (datos en %)

Óxido de calcio "cal" ( CaO) 60-69%

Óxido de Silicio "sílice" 18-24%

Óxido de Aluminio "alúmina" (Al2O3) 4-8%

Óxido de Hierro ( Fe2O3) 1-8%

La obtención de la proporción adecuada de los distintos óxidos se realiza mediante la dosificación de los minerales de partida:

• Caliza y marga para el aporte de CaO.

• Arcilla y pizarras para el aporte del resto óxidos.

Las materias primas son transportadas a la fábrica de cemento donde se descargan para su almacenamiento.

La pre homogenización realizada mediante diseños adecuados del apilamiento y la extracción de los materiales en los almacenamientos reduce la variabilidad de los mismos.

Los estudios de composición de los materiales en las distintas zonas de cantera y los análisis que se realizan en fábrica permiten dosificar la mezcla de materias primas para obtener la composición deseada

MOLIENDA Y COCCIÓN DE MATERIAS PRIMAS

La finalidad de la molienda es reducir el tamaño de las partículas de materias para que las reacciones químicas de cocción en el horno puedan realizarse de forma adecuada.

La molienda de materias primas (molienda de crudo) se realiza en equipos mecánicos rotatorios, en los que la mezcla dosificada de materias primas es sometida a impactos de cuerpos metálicos o a fuerzas de compresión elevadas.

El material obtenido debe ser homogeneizado para garantizar la calidad del clínker y la correcta operación del horno.

En la actualidad, en torno al 78 % de la producción de cemento de Europa se realiza en hornos de vía semi-seca o semi-húmeda; y un 6 % de la producción europea se realiza mediante vía húmeda.

PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL CLÍNKER

1. Vía Seca

2. Vía semi-seca,

3. Vía semi-húmeda

4. Vía húmeda

PROCESO DE VÍA SECA

La materia prima es introducida en el horno en forma seca y pulverulenta.

El sistema del horno comprende una torre de ciclones para intercambio de calor en la que se precalienta el material en contacto con los gases provenientes del horno.

El proceso de descarbonatación de la caliza (calcinación) puede estar casi completado antes de la entrada del material en el horno si se instala una cámara de combustión a la que se añade parte del combustible (precalcinador).

PROCESO DE VÍA HÚMEDA

Este proceso es utilizado normalmente para materias primas de alto contenido en humedad.

El material de alimentación se prepara mediante molienda conjunta del mismo con agua, resultando una pasta con contenido de agua de un 30-40 % que es alimentada en el extremo más elevado del horno de clínker.

PROCESOS DE VÍA SEMI-SECA Y SEMI-HÚMEDA

El material de alimentación se consigue añadiendo o eliminando agua respectivamente, al material obtenido en la molienda de crudo.

Se obtienen "pellets" o gránulos con un 15-20 % de humedad que son depositados en parrillas móviles a través de las cuales se hacen circular gases calientes provenientes del horno. Cuando el material alcanza la entrada del horno, el agua se ha evaporado y la cocción ha comenzado.

En todos los casos, el material procesado en el horno rotatorio alcanza una temperatura entorno a los 1450º. Es enfriado bruscamente al abandonar el horno en enfriadores planetarios o de parrillas obteniéndose de esta forma el clínker.

MOLIENDA DE CEMENTO

El proceso de fabricación de cemento termina con la molienda conjunta de clínker, yeso y otros materiales denominados "adiciones".

Los materiales utilizables, que estan normalizados como adiciones, son entre otros:

• Escorias de horno alto

• Humo de sílice

• Puzolanas naturales

• Cenizas volantes

• Caliza

En función de la composición, la resistencia y otras características adicionales, el cemento es clasificado en distintos tipos y clases

La molienda de cemento se realiza en equipos mecánicos en las que la mezcla de materiales es sometida a impactos de cuerpos metálicos o a fuerzas de compresión elevadas.

Para ello se utilizan los siguientes equipos:

• Prensa de rodillos

• Molinos verticales de rodillos

• Molinos de bolas

• Molinos horizontales de rodillos

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

TIPOS DE CEMENTO

La industria de cemento en el Perú produce los tipos y clases de cemento que son requeridos en el mercado nacional, según las características de los diferentes procesos que comprende la construcción de la infraestructura necesaria para el desarrollo, la edificación y las obras de urbanización que llevan a una mejor calidadde vida.

Los diferentes tipos de cemento que se encuentran en el mercado cumplen estrictamente con las normas nacionales e internacionales.

De esta manera existe una gran variedad de este material (cemento), de distintos componentes, productores y precios, pero casi todos con la misma finalidad.

Cemento Portland

Un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del clinker, compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas de sulfato de calcio, como una adición durante la molienda.

Cemento portland tipo 1, normal es el cemento portland destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo.

Cemento portland tipo 2, de moderada resistencia a los sulfatos es el cemento portland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado.

Cemento portland tipo 5, resistente a los sulfatos es el cemento Portland del cual se requiere alta resistencia a la acción de los sulfatos.

Cemento portland Puzolánico

El cemento que contiene puzolana se obtiene por la pulverización conjunta de una mezcla de clinker portland y puzolana con la adición eventual de sulfato de calcio. El contenido de puzolana debe estar comprendido entre 15% y 40% en peso del total. La puzolana será un material silicoso o silico-aluminoso, que por si misma puede tener poca o ninguna actividad hidráulica pero que, finamente dividida y en presencia de humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio a temperaturas ordinarias para formar compuestos que poseen propiedades hidráulicas.

Cemento Portland Puzolánico Tipo IP .- Para usos en construcciones generales de concreto. El porcentaje adicionado de puzolana se encuentra entre 15% y 40%.

Cemento Portland Puzolánico Modificado Tipo IPM.- Cemento Portland Puzolánico modificado para uso en construcciones generales de concreto. El porcentaje adicionado de puzolana es menor de 15%.

Cemento Portland de escoria de alto horno

El cemento que contiene escoria de alto horno se obtiene por la pulverización conjunta de una mezcla de clinker Portland y escoria granulada de alto horno, con la adición eventual de sulfato de calcio. El contenido de escoria granulada de alto horno debe estar comprendido entre 25% y 65% en peso del total.

El cemento Portland de escoria modificado tiene un contenido de escoria granulada menor que el 25%.

La escoria granulada de alto horno, es el subproducto del tratamiento de minerales de hierro en el alto horno, que para ser usada en la fabricación de cementos, debe ser obtenida en forma granular por enfriamiento rápido y además debe tener una composición química conveniente.

Cemento Tipo MS

Que corresponde a la norma de performance de cementos Portland adicionados, en el tipo de moderada resistencia a los sulfatos.

Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co,

Es un cemento adicionado obtenido por la pulverización conjunta de clinker portland, materias calizas como travertino y/o hasta un máximo de 30% de peso.

Cemento de Albañilería

El cemento de albañilería es el material obtenido por la pulverización conjunta de clinker Portland y materiales que aún careciendo de propiedades hidráulicas o puzolánicas, mejoran la plasticidad y la retención de agua, haciéndolos aptos para trabajos generales de albañilería.

A NIVEL MUNDIAL TENEMOS:

Cemento Aluminoso

Cemento Asfáltico

Cemento Bituminoso

Cemento Blanco

Cemento con Aire ocluido

Cemento de Albañilería

Cemento de Alta temperatura

Cemento de Asbesto

Cemento de Azufre

Cemento de Escoria

Cemento de Hierro

Cemento de Keene

Cemento de la Isla de Paros

Cemento de Látex

Cemento de Mack

Cemento de Martín

Cemento de Mineral de Hierro

Cemento de Oxicloruro

Cemento de Oxicloruro de Magnesio

Cemento de oxido magnésico

Cemento de Oxido de plomo y glicerina

Cemento de poco calor fraguado

Cemento de Porcelana

Cemento de Tierra

Cemento Esparítico

Cemento Expansivo

Cemento Gelificado

Cemento Grappier

Cemento Hidráulico

Cemento Lafarge

Cemento para pozos de petróleo

Cemento plástico

Cemento Portland Blanco

Cemento Refractario

Cemento Resinoso

Cemento Sorel

Cemento Rock

PRODUCCIÓN DE CEMENTO POR EMPRESA

Las empresas cementeras en Perú, producen los siguientes tipos de cemento:

Cemento Andino S.A.Cemento Portland Tipo ICemento Portland Tipo IICemento Portland Tipo VCemento Portland Puzolánico Tipo I (PM)

Cementos Lima S.A.Cemento Portland Tipo I; Marca"Sol" Cemento Portland Tipo IP- Marca "Super Cemento Atlas"

Cementos Pacasmayo S.A.A.Cemento Portland Tipo ICemento Portland Tipo IICemento Portland Tipo VCemento Portland Puzolánico Tipo IPCemento Portland MS-ASTM C-1157Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co

Cementos Selva S.A. Cemento Portland Tipo ICemento Portland Tipo IICemento Portland Tipo VCemento Portland Puzolánico Tipo IPCemento Portland Compuesto Tipo 1Co

Cemento Sur S.A.Cemento Portland Tipo I - Marca "Rumi"Cemento Portland Puzolánico Tipo IPM - Marca "Inti"Cemento Portland Tipo II*Cemento Portland Tipo V*

Yura S.A.Cemento Portland Tipo ICemento Portland Tipo IP

MÉTODOS DE USO DEL CEMENTO

En obras grandes o en aquellos casos en que el cemento deba mantenerse por un tiempo considerable se deberá proveer una bodega, de tamaño adecuado sin aberturas ni grietas, que pueda mantener el ambientelo más seco que sea posible. En los casos en que sea previsible la presencia de lluvias, el techo tendrá la pendiente adecuada.

El piso deberá ser de preferencia de tablas, que se eleven sobre el suelonatural para evitar el paso de la humedad. Eventualmente se pueden usar tarimas de madera.

Las bolsas se deberán apilar juntas, de manera de minimizar la circulación del aire, dejando un espacio alrededor de las paredes.Las puertas y las ventanas deberán estar permanentemente cerradas. El apilamiento del cemento, por periodos no mayores de 60 días, podrá llegar hasta una altura de doce bolsas.

Para mayores periodos de almacenamiento el limite recomendado es el de ocho bolsas, para evitar la compactación del cemento.

Las bolsas de cemento se dispondrán de manera que se facilite su utilización de acuerdo al orden cronológico de recepción, a fin de evitar el envejecimiento de determinadas partidas. No deberá aceptarse, de acuerdo a lo establecido en la norma, bolsas deterioradas o que manifiesten señales de endurecimiento del cemento.

En obras pequeñas o cuando el cemento va a estar almacenado en periodos cortos, no más de 7 días, puede almacenarse con una mínima protección, que puede consistir en una base afirmada de concretopobre y una cobertura con lonas o láminas de plástico.Las cubiertas deberán rebasar los bordes para evitar la penetración eventual de la lluvia a la plataforma.El recubrimiento deberá afirmarse en la parte inferior y si es posible en la superior para evitar que sea levantada por el viento.

En todos los casos el piso deberá estar separado del terreno natural y asegurar que se mantenga seco.

CEMENTOS YURA S.A.

La planta está localizada estratégicamente en el distrito de Yura a 26 km de la ciudad de Arequipa. Su ubicación le permite ser el proveedor natural de cemento y concreto de los grandes proyectos del sur del País.

Las canteras, ubicadas a 30 km de la planta, cuentan con materias primas de calidad la misma que se utilizan en el proceso productivo de cementos adicionados con puzolana, dando lugar a un excelente producto que excede las expectativas del profesional de la construcción.

Yura S.A. cuenta con un moderno laboratorio con instrumentos de última generación, que permite garantizar la uniformidad de las características físico-químicas de los productos.

Yura S.A. fue la primera empresa cementera del país que obtuvo la Certificación de Calidad - ISO 9002 y el día de hoy la versión actualizada ISO 9001:2000, constituye una garantía permanente de la calidad de sus productos y servicios.

PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DEL CEMENTO PORTLAND

Las propiedades físicas y mecánicas del cemento portland se miden mediante ensayos realizados en el cemento puro, en la pasta o en el mortero y muestran la calidad del cemento si se comparan los resultados con las especificaciones de la norma.

PESO ESPECÍFICO

La densidad o peso especifico se define como la relación de peso a volumen; su valor varía entre 3.08 a 3.20 gr/cm3 para el cemento portland tipo 1, pero el cemento que tiene adiciones tiene un peso especifico menor porque el contenido de clinker es menor.El peso especifico del cemento no indica la calidad del cemento, pero se

emplea en el diseño y control de mezclas de concreto; sin embargo un peso especifico bajo y una finura alta indican que el cemento tiene adiciones.