Fabricación y Producción de Cemento

División de Concreto MIXTO LISTO

Introducción

El Arquitecto o Ingeniero normalmente deben elegir y especificar el tipo de cemento que se sebe utilizar en una obra, para determinar en base a las características del proyecto el tipo de cemento idóneo al mismo, hoy abordaremos Que es el Cemento proceso de fabricación, propiedades y clasificación.

Que es el Cemento?

Es un aglomerante que tiene propiedades de adherencia y cohesión, es un producto mineral que al mezclarse con agua, agregados y aditivos da lugar a una masa que fragua y endurece llamada hormigón o concreto.

HistoriaDesde las antiguas civilizaciones Mayas pasando por los Romanos ya utilizaban mezclas de Puzolana, cal y tierra volcánica para hacer un mortero, pero no fue hasta 1,824 cuando el albañil Joseph Aspdin descubrió el cemento Portland, la base de este nuevo cemento era una mezcla de piedra caliza y arcillas calentadas hasta convertirse en carbonilla o escorias y después trituradas.

El cemento se emplea hoy en la mayoría de estructuras de hormigón, entre los años 1,825 y 1,872 aparecen las primeras fabricas de cemento en Inglaterra, Francia y Alemania.En Guatemala Cementos Progreso inicia con la primera fabrica en 1,899

FabricacionSe fabrica a partir de materiales minerales calcáreos tales como la caliza, alúmina y sílice que se encuentran como arcilla en la naturaleza, en ocasiones es necesario agregar otros productos para mejorar su composición química, el mas común es el oxido de hierro.

Componentes

Los principales componentes del cemento son:Piedras Calizas, Arena, Arcillas, yeso y mineral de hierro.

Calizas: compuestas de carbonato de calcio o calcitaMineral de Hierro: Arcillas constituidas por óxidos de silicio, aluminio y fierro (con esto se forma el Clinker)Arcillas: Aporta el oxido de síliceYeso: Sulfato de calcio (regula el fraguado) que se agrega al final del proceso de producción.

Etapas del proceso de producción

• Obtención y preparación de materias primas.

• Molienda y cocción de materias primas.• Proceso de fabricación del Clinker.• Molienda de Cemento.

Obtención de las materias primasLa materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extraen de canteras o minas se aplican ciertos sistemas de explotación y equipos. Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por los molinos de crudo.

Molienda y cocción de materias primas.

Comprende la Molienda o trituración de las materias primas realizadas en molinos que tienen en su interior bolas de acero que producen un material de gran finura. El molino muele y pulveriza los materiales convirtiéndolos en polvo hasta un tamaño de 0.05 mm. Después es transferido a un silo de Homogenización en este proceso es importante la finura y la curva granulométrica de material en crudo.

Molienda y cocción de materias primasDespués del mezclado, se alimenta la materia prima molida en la parte superior del horno. La harina cruda pasa a lo largo del horno en una tasa controlada por la inclinación y la velocidad de rotación del horno. Los combustibles utilizados por el horno (carbón, aceite nuevo o reciclado, fuel-oil, gas natural, llantas de goma y subproductos) producen la calcinación que transforma químicamente las materias primas en el Clinker de cemento.

Que es el Modulo de Finura? Es el índice de finura de determinado material que entre mayor o mas alto sea, mas grueso será el material.

Que es una Granulometría? Es la distribución de los tamaños de las partículas de un material.

Proceso de fabricación del Clinker

Clinker se define como: El producto obtenido por la fusión de materiales arcillosos y calizos que contengan oxido de calcio, silicio, hierro y aluminio en cantidades convenientemente calculadas que se muelen y calcinan en un horno a 1,500 grados centigrados.

Proceso de fabricación del Clinker

El Clinker se enfría y se pulveriza. Durante la molienda, se adiciona una pequeña cantidad de yeso para controlar el tiempo de fraguado del cemento portland y se adicionan otros materiales tales como:•Escoria de alto Horno•Humo de Sílice•Puzolanas naturales•Cenizas volantes

Escoria de alto horno:Se consideran como una mezcla de óxidos metálicos con forma granular

Humo de Sílice:Es un subproducto que se origina de la reducción de cuarzo con carbón.(mejora la resistencia de los cementos de alta resistencia)

Puzolanas Naturales:Son materiales silíceos o alumino-siliceos, esta mejora la resistencia frente al agua de mar, brinda una mayor durabilidad al cemento, mejora la resistencia a compresión, disminuye el calor de hidratación.

Cenizas Volantes:Son residuos solidos que se obtienen de polvos que acompañan a los gases de combustión de quemadores alimentados por carbón pulverizados, beneficia al cemento al utilizar menos agua minimiza la contracción y agrietamiento.

Molienda de Cemento

Por ultimo finalizamos el proceso de producción de cemento con la Molienda en donde encontramos el producto terminado es almacenado en silos que posteriormente será envasado en sacos o despachado en camiones para su distribución

Tipos de Cemento

Tipo I = UGCTipo II = CFB

Tipo III = 5800Tipo IV = ARITipo V = ARS

Tipos de Cemento envasado

Tipo I: Es un cemento para uso general, apropiado para todos los usos donde las propiedades especiales de otros cementos no sean necesarias. Su uso en concreto incluye pavimentos, pisos, edificios en concreto armado, puentes, tubería, productos de concreto prefabricado.

Tipo II: Se usa donde es necesario tomar precauciones contra el ataque por sulfatos, como estructuras normales o en miembros expuestos a suelos o agua subterránea, donde la concentración de sulfatos es más alta que la normal pero no severa. Los sulfatos en suelos húmedos o en agua penetran en el concreto ocasionando expansión, descascaramiento y agrietamiento del concreto. Para obtener una buena protección, debe utilizarse con una baja relación agua- cemento y baja permeabilidad.

Tipo III: Ofrece altas resistencias a edades tempranas, normalmente una semana o menos. Este cemento es química y físicamente similar al cemento tipo I, a excepción de que sus partículas se muelen más finamente. Es usado cuando se necesita remover las formaletas o desencofrar lo más temprano posible, o bien, cuando la estructura será puesta en servicio rápidamente. En clima frío, su empleo permite una reducción en el tiempo de curado, el cemento tipo III puede ofrecer esta propiedad más fácilmente y más económicamente.

Tipo IV: Se usa donde se deban minimizar la tasa y la cantidad de calor generado por la hidratación. Esto se da principalmente en obras de fundición masiva (obras que requieren más de 50 m3).Este cemento desarrolla resistencia en una tasa más lenta que los otros cementos. Se usa donde el concreto necesite tener un calor de hidratación moderado y se deba controlar el aumento de la temperatura.

Tipo V: Se utiliza en concretos utilizados en lugares donde el suelo y el agua subterránea tienen alta concentración de sulfatos. Su desarrollo de resistencia es más lento que en el cemento tipo I. El uso de baja relación agua-cemento y baja permeabilidad son fundamentales para el buen desempeño de cualquier estructura expuesta a los sulfatos.

Esquema de Producción de Cemento