FABRICACION Y CLASIFICACION

Presentación del tema: "FABRICACION Y CLASIFICACION"— Transcripción de la presentación:

1 FABRICACION Y CLASIFICACION
EL CEMENTO FABRICACION Y CLASIFICACION UNIVERSIDAD DEL VALLE PROFESOR: NILSON F. TROCHEZ

2 GENERALIDADES En un estudio reciente, se determinó que el cemento, después del agua, es el material más usado por el hombre. En sentido genérico, el cemento se puede definir como un material con propiedades adhesivas y cohesivas que le dan la capacidad de unir fragmentos sólidos, para formar un material resistente y durable.

3 Esta definición incluye gran cantidad de materiales cementantes como las cales, los asfaltos, etc. No obstante, los cementos que más importan desde el punto de vista tecnología del concreto son los cementos calcáreos que tengan propiedades hidráulicas, es decir, que desarrollen sus propiedades (fraguado y adquisición de resistencia) cuando se encuentran en presencia de agua, como consecuencia de la reacción química entre los dos materiales.

4 El cemento constituye entre el 7 y el 15% de volumen total de concreto; es un componente químicamente activo y por tanto influye en todas las características de la mezcla.

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6 FABRICACION MATERIAS PRIMAS FABRICACION DE CLINKER (primera etapa).
MOLIENDA DE CEMENTO (segunda etapa). EMPAQUE COMPUESTOS DEL CLINKER Y SUS CARACTERISTICAS

7 1. MATERIAS PRIMAS Caliza (carbonato de calcio CaCo3 ).
Arcillas (SiO2, Al2O3, Fe2O3). Correctores: Muchas veces es necesario equilibrar determinados componentes (óxidos) empleando otros materiales que contengan el oxido que se desea corregir como por ejemplo SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO2,

8 1. MATERIAS PRIMAS Puzolana (o escoria). Yeso
Uno de los materiales más utilizados en la fabricación del cemento es la marga, que tiene características calcáreo arcillosas. Las pizarras también son muy empleadas por ser muy ricas en sílice y alúmina.

9 Rangos aproximados de los constituyentes del cemento

10 2. FABRICACION DEL CLINKER
Tratamiento de las Materias Primas. Dosificación de las Materias Primas. Molienda de Crudo. Homogeneización. Clinkerización.

11 El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la naturaleza, pero como es difícil encontrar las calizas con la cantidad precisa de arcilla, la industria recurre a la dosificación artificial de estos insumos en proporciones determinadas, utilizando para ello dos procesos por vía seca y por vía húmeda. .

12 El proceso utilizado depende fundamentalmente de factores físicos y económicos. Los físicos se refieren al estado de las materias primas como por ejemplo la humedad de la arcilla, calidad de la caliza, etc.; los económicos se basan principalmente en la mayor o menor cantidad de combustible consumido en las operaciones de elaboración

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17 Esquema de fabricación del cemento Pórtland – PROCESO SECO

18 a. TRATAMIENTO DE LAS MATERIAS PRIMAS
El proceso de producción del cemento se inicia con la extracción de la piedra caliza y la arcilla de depósitos o canteras naturales, los cuales, dependiendo de la dureza o cohesión que presenten los materiales y de la disposición de los mismos, imponen diferentes sistemas de explotación, desde sencillos taladros manuales hasta complicados sistemas de perforación y voladura.

19 El transporte del material extraído desde la cantera hasta la planta, se hace por maquinaria pesada o cables aéreos; por tuberías, las cuales reciben el nombre de pastoductos (obviamente su utilización hace necesario efectuar en la cantera, algunos procesos de trituración y molienda, y la adición de agua).

20 Dependiendo de la naturaleza de las materias primas y de las condiciones en que llegan a la planta de cemento, pueden sufrir uno o varios tratamientos primarios como: TRITURACION: De un tamaño luego de la explotación entre 50 cm o 1 m se reduce en 2 o 3 etapas dependiendo del material hasta alcanzar un tamaño máximo entre 5 y 10 mm.

21 b. Dosificación de las Materias Primas
Las características y la calidad del clinker, dependen de los compuestos mineralógicos, es decir, del porcentaje en que está presente cada uno de los óxidos antes mencionados. Es así que la dosificación de las materias primas estará condicionada al tipo de clinker que se desea producir y de las características mineralógicas de las materias primas. Calizas + Arcillas + correctores Tº Clinker % % óxidos % óxidos

22 c. Molienda de Crudo La molienda de las materias primas tiene por objeto reducirlas de tamaño de ½ mm (estado pulverulento), para que puedan reaccionar químicamente durante la clinkerización, al mismo tiempo que se obtiene el mezclado de los distintos materiales. Calizas Arcillas Correctores Convertir en polvo para que reaccionen químicamente entre si (clinkerización).

23 En el proceso vía húmeda
La molienda de las materias primas se efectúa con adición de agua al molino, por lo que el material resultante es un lodo que recibe el nombre de pasta y que debe ser manejado por tuberías y homogeneizado (como etapa posterior del proceso) en grandes tanques llamados balsas, en los cuales mediante agitación mecánica se impide la sedimentación.

24 En el proceso vía húmeda
el agua que había sido agregada para facilitar las labores de molienda y transporte interno, debe ser extraída antes de pasar a la siguiente etapa del proceso. Para tal fin, la pasta se deja sedimentar en grandes tanques (llamados espesadores) y el agua se retira por la parte superior. En ocasiones este lodo aún contiene un exceso de agua, por lo que se debe efectuar un proceso adicional de filtración.

25 En el proceso vía seca En la vía seca la dosificación va precedida del secado de los materiales y la molienda se efectúa sin adición de agua, con lo cual el material que sale de los molinos es un polvo que se denomina harina y que se deposita en silos especiales en los cuales se homogeneiza por medio de agitación con aire.

26 d. Homogeneización Consiste en mezclar los distintos materiales, a tal punto que en cualquier punto de la mezcla que se tome, deben estar presentes los componentes en las proporciones previstas. La homogeneización pretende que las partículas se distribuyan en la masa buscando una composición lo más uniforme posible del material que pasará al horno.

27 e. Calcinación (Clinkerización)
Los materiales homogeneizados se calientan en el horno, hasta llegar a la temperatura de fusión incipiente (1400 a 1500°C). Para calcinar los materiales se pueden utilizar hornos verticales u hornos rotatorios, siendo estos últimos los más usados. Tienen un diámetro entre tres y cinco metros y una longitud que en ocasiones llega a superar los 150 metros.

28 En la parte final del horno se produce la fusión de varios de los componentes y se forman gránulos de uno a tres centímetros de diámetro, que constituyen lo que se conoce como clínker. Ya en los últimos metros del horno, detrás de la llama, el clínker empieza a perder temperatura, iniciándose la etapa de enfriamiento, Además de los enfriadores de parrilla, se utilizan los enfriadores tipo planetario, constituidos por grandes tubos acoplados al horno y por los cuales circula el clínker.

29 3. MOLIENDA DEL CEMENTO (SEGUNDA ETAPA)
Para poder utilizar el cemento en todo su poder conglomerante, es necesario que tenga una finura con un tamaño máximo 44 micras , pues sólo así puede efectuarse de modo eficiente la hidratación de sus partículas. Esta finura se obtiene por la molienda de clínker en molinos de bolas. En esta etapa, se efectúa la adición de pequeños porcentajes de yeso (entre 3 y 5%), con el fin de controlar el tiempo de fraguado del cemento resultante.

30 los molinos de bolas, consisten en tubos cilíndricos divididos en dos o tres cámaras que giran a gran velocidad con diversos tamaños de bolas en su interior. Existen dos tipos de procesos de molienda: Abierto: En que el material entra por un extremo y sale terminado por el otro extremo. Cerrado: El material entra por un extremo y sale por el otro extremo hacia un separador que devuelve las partículas gruesas al molino.

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32 Durante el proceso de molienda del clínker, la industria cementera suele moler conjuntamente con el yeso otros materiales (denominadas adiciones) que le proporcionan al cemento características especiales. Según el tipo y la cantidad de los materiales adicionados, el cemento puede recibir diferentes denominaciones y ofrecer una amplia gama de propiedades para distintos usos en la construcción.

33 El producto que completó su etapa de fabricación en el molino de cemento, es almacenado en silos de hormigón, los cuales disponen de equipos adecuados para mantener el cemento en agitación y así se evita la separación por decantación de los granos gruesos o la aglomeración.

34 4. EMPAQUE El cemento se puede despachar en bolsas de papel o a granel. Las bolsas de papel deben cumplir con ciertos requisitos de resistencia e impermeabilidad. El transporte a granel se hace por lo general en depósitos metálicos y herméticos, en cuyo caso la descarga se realiza con inyección de aire. También se pueden utilizar big bag. • Bolsas de papel 42.5 kg o 50 kg. • Granel en camión silo. • Big bag.

35 5. COMPUESTOS DEL CLINKER Y SUS CARACTERISTICAS
Las materias primas usadas en la manufactura del cemento Pórtland (cal, sílice, alúmina y óxido de hierro), interaccionan en el horno, hasta alcanzar un estado de equilibrio químico, para formar una serie de productos más complejos

36 Los cuatro óxidos o componentes principales de los cementos se expresan de forma simplificada así:
CaO (Oxido de Calcio)=C SiO2 (Oxido de Silicio)=S Al2O3 (Oxido de Aluminio) =A Fe2O3 (Oxido de Hierro)=F En la formación del clinker ocurren las siguientes reacciones químicas:

37 Estos son los componentes mineralógicos del clinker de cemento y la mayor o menor presencia de cada uno de ellos en el conglomerante, determinará las propiedades químicas, físicas y mecánicas del mismo.

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56 El Código Sismo Resistente NSR-98 define que los cementos aptos para preparar morteros y concretos, deben cumplir las siguientes normas: NTC 121 y NTC 321 (ASTM C150) para cementos portland, ASTM C595 para cemento adicionado NTC 4050 (ASTM C-91) para cemento de mampostería

57 PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS
Ejemplo: Norma C-150 ASTM Características químicas: Módulo fundente Compuestos secundarios Perdida por calcinación Residuo insoluble Finura Superficie especifica Blaine 3270 cm^2/gr Estabilidad de volumen Expansión de autoclave 0.2% Tiempo de fraguado Prueba Vicat: Fraguado inicial 45 m Final 3h Resistencia a la compresión 3 días: 170kg/cm^2 7 días: 225kg/cm^2 28 días: 265Kg/cm^2 Contenido de aire 9.0% Características físicas: Superficie específica Tiempo de fraguado Falso fraguado Estabilidad de volumen Resistencia mecánica Contenido de aire Calor de hidratación

58 TIPOS DE CEMENTO CEMENTO PORTLAND: Cemento hidráulico producido mediante la pulverización del clinker, compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o mas de las formas de sulfato de calcio como una adición durante la molienda TIPOS DE CEMENTO PORTLAND: -Tipo I : normal es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo.(Edificios, estructuras industriales, conjuntos habitacionales)

59 TIPOS DE CEMENTO Tipo II : de moderada resistencia a los sulfatos, es el cemento Pórtland 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.(Puentes, tuberías de concreto) Tipo III : Alta resistencia inicial, como cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible o cuando es necesario desencofrar a los pocos días del vaciado Tipo IV : Se requiere bajo calor de hidratación en que no deben producirse dilataciones durante el fraguado Tipo V : Usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos (canales, alcantarillas, obras portuarias)