Cementantes
Proceso de fabricación
Existe una gran variedad de cementos según la materia prima base y los procesos utilizados para producirlo, que se clasifican en procesos de vía seca y procesos de vía húmeda.
- Extracción y molienda de la materia prima
- Homogeneización de la materia prima
- Producción del Clinker
- Molienda de cemento.
La materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicación del material, 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.
La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500 °C. En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.
El clínker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.
Reacción de las partículas de cemento con el agua
- Periodo inicial: las partículas con el agua se encuentran en estado de disolución, existiendo una intensa reacción exotérmica inicial. Dura aproximadamente diez minutos.
- Periodo durmiente: en las partículas se produce una película gelatinosa, la cuál inhibe la hidratación del material durante una hora aproximadamente.
- Inicio de rigidez: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, la película gelatinosa comienza a crecer, generando puntos de contacto entre las partículas, las cuales en conjunto inmovilizan la masa de cemento. También se le llama fraguado. Por lo tanto, el fraguado sería el aumento de la viscosidad de una mezcla de cemento con agua.
- Ganancia de resistencia: al continuar la hidratación de las partículas de cemento, y en presencia de cristales de CaOH2, la película gelatinosa (la cuál está saturada en este punto)desarrolla unos filamentos tubulares llados «agujas fusiformes», las cuales al aumentar en número, generan una trama que traspasa resistencia mecánica entre los granos de cemento ya hidratados.
- Fraguado y endurecimiento: el principio de fraguado es el tiempo de una pasta de cemento de difícil moldeado y de alta viscosidad. Luego la pasta se endurece y se transforma en un sólido resistente que no puede ser deformado. El tiempo en el que alcanza este estado se llama «final de fraguado».
Almacenamiento del cemento
El cemento es una sustancia particularmente sensible a la acción del agua y de la humedad, por lo tanto para salvaguardar sus propiedades, se deben tener algunas precauciones muy importantes, entre otras: Inmediatamente después de que el cemento se reciba en el área de las obras si es cemento a granel, deberá almacenarse en depósitos secos, diseñados a prueba de agua, adecuadamente ventilados y con instalaciones apropiadas para evitar la absorción de humedad.
Si es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre parrillas de madera o piso de tablas; no se apilará en hileras superpuestas de más de 14 sacos de altura para almacenamiento de 30 días, ni de más de 7 sacos de altura para almacenamientos hasta de 2 meses. Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, después de llegar al área de las obras, el contratista deberá utilizarlo en la misma secuencia cronológica de su llegada. No se utilizará bolsa alguna de cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento en el área de las obras, salvo que nuevos ensayos demuestren que está en condiciones satisfactorias.
Los cementos naturales, poco resistentes, se obtienen por trituración y cocción de rocas calizas arcillosas. El cemento Pórtland se obtiene del Clinker añadiendo solo piedra de yeso natural
Proceso de fabricación del Cemento Portland
Los cementos portland son cementos hidráulicos compuestos principalmente de silicatos de calcio. Los cementos hidráulicos fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua. Durante esta reacción, llamada hidratación, el cemento se combina con agua para formar una pasta endurecida de aspecto similar a una roca.
Los componentes básicos para la fabricación del cemento portland son el óxido de calcio, óxido de sílice, alúmina y el óxido de hierro.
La materia prima necesaria para tener las cantidades correctas de los componentes básicos es una mezcla de materiales calcáreos (piedra caliza) y arcillosos.
Explotación de Canteras y Trituración
El primer paso, entonces, para la fabricación del cemento portland es buscar depósitos de roca para asegure tengan las características necesarias para obtener un cemento de calidad.
La cal es el componente que se encuentra en mayor cantidad en el clínker del cemento Pórtland y su origen se debe a la descomposición del carbonato de calcio por medio del calor.
Calcinación
La siguiente etapa es la cocción de la materia prima. En el método de vía seca, la harina almacenada en los silos de homogenización se lleva a una torre de precalentamiento, que tiene una temperatura entre 900 y 1,000 °C. El calor proviene de gases producidos por la combustión del combustible del horno, el cual puede ser carbón, gas o aceites combustibles. El objetivo del precalentamiento es el de ahorrar energía, ya que se aprovecha el calor emanado por los hornos. En el método de vía húmeda no se precalienta la pasta, sino que ésta es transportada por bombas centrífugas a los hornos.
En ambos casos se lleva el material a un horno, el cual es un largo cilindro de acero revestido interiormente con ladrillos refractarios, y que gira alrededor de su eje longitudinal, con una pequeña pendiente descendente.
La velocidad de rotación varía de 0 a 150 revoluciones por hora, y a través de ese movimiento el material sigue sus reacciones químicas para formar los compuestos del clínker.
En el horno se distinguen las siguientes etapas, las cuales son: secado, calcinación, clínkerización y enfriamiento.
El secado:
Se da en el material proveniente del método de vía húmeda.
Se da en el material proveniente del método de vía húmeda.
Calcinación:
En esta zona de calcinación los carbonatos de calcio y de magnesio se disocian en óxido de calcio y magnesio respectivamente.
En esta zona de calcinación los carbonatos de calcio y de magnesio se disocian en óxido de calcio y magnesio respectivamente.
Clínkerización:
En la etapa de clínkerización es donde se producen las reacciones químicas más complejas del proceso, transformándose la materia prima en un nuevo material llamado clínker, que tiene la forma de pelotillas verde-grisáceas de unos 12 mm de diámetro.
En la etapa de clínkerización es donde se producen las reacciones químicas más complejas del proceso, transformándose la materia prima en un nuevo material llamado clínker, que tiene la forma de pelotillas verde-grisáceas de unos 12 mm de diámetro.
GREMIOS
FEDEMETAL: Industrias básicas de hierro y acero, industrias básicas de metales no ferrosos y productos metálicos.
ACOPLÁSTICOS: Empresas dedicadas a la transformación de diferentes clases de plástico
ASCONFECCIÓN: confecciones
ANDIGRAF: industrias dedicadas a la producción gráfica
ASOCUEROS: Cueros y sus productos
ASOCUR: Cueros artesanales
CORNICAL: Calzado
ACEMUEBLES: Muebles y accesorio
ACOLFA: Sector metalmecánico, caucho y químico
La fabricación del cemento
1. Fragmentado y molido. En esta primera fase, la piedra calcárea y la arcilla se fragmentan y se muelen hasta quedar reducidas a polvo.
2. Dosificación y mezcla. En una gran cuba o cisterna se mezclan las cantidades exactas de cada material y se amasan hasta obtener la textura adecuada.
3. Cocción. Se efectúa en un horno giratorio en forma de cilindro de hasta 100 m de largo. El material recorre lentamente el tubo y se cuece a una temperatura de 1.300 a 1.500 °C. De él sale en forma de pequeñas bolas; es lo que se llama clínker.
4. Molido del clínker. El clínker que hemos obtenido se muele hasta que se convierte en un polvo finísimo, que recibe el nombre de cemento.
5. Almacenamiento y empaquetamiento. El cemento se almacena en silos. Después se empaqueta en sacos de 50 kg, listo para su comercialización y para ser utilizado.
· El yeso:
El yeso es el producto resultante de la deshidratación del aljez o piedra de yeso, químicamente el yeso es un sulfato hidratado de calcio, hidratado quiere decir que contiene agua.
Para la obtención de yeso como material conglomerante es necesaria la cocción a unos 120º -180º para eliminar el agua, así se desgrana y se tritura.
Una vez obtenido el material solo hace falta añadirle agua para su utilización.
· Características generales del yeso:
La calidad del yeso viene determinada por la finura el color y rapidez del fraguado.
No es un material apto para usarlo con elementos de hierro o de acero porque los oxida, no se usa en exteriores porque se degrada rápidamente con la humedad.
Es buen aislante acústico y ofrece una buena protección contra el fuego.
CAL
CAL
La cal es el material conglomerante resultante de la calcinación de una roca caliza. La .descomposición por cocción de este tipo de rocas se hace a unas temperaturas de 900º C a lo obtenido se le denomina cal viva compuesta fundamentalmente a oxido de calcio.
La cal viva es amorfa, al añadirle agua reacciona con energía para absorberla, y se obtiene cal apagada.
Clasificación de los diferentes tipos de cal:
Clasificación de los diferentes tipos de cal:
Se dan tres tipos de variantes mas importantes: cal grasa, cal magra, cal hidráulica.
La que mas nos interesa es la cal aérea grasa. Esta contiene un máximo de un 5 %de arcillas y hasta un 5 % del total de otras materias.
Los procedimientos para apagar la cal son los siguientes:
-Apagado espontáneo en el aire.
-Apagado por aspersión.
-Apagado por inmersión.
-Apagado por fusión.
Cal hidráulica:
Cal hidráulica:
La cal hidráulica se obtiene a partir de rocas calizas con una elevada proporción de arcilla ( asta un 20 % ) por cocción a elevada temperatura.
Las características hidráulicas de este tipo de cales dependen de la proporción de arcilla que tengan. El tiempo de fraguado puede variar desde los dos días en las eminentemente hidráulicas, hasta los treinta y seis días en el caso de las débilmente hidráulicas.
Cementos naturales:
Cementos naturales:
Los cementos naturales son conglomerantes hidráulicos resultantes de la calcinación de margas a una temperatura de unos 1000 AC. El contenido de arcilla suele estar comprendido entre un 30 y un 40 %.
Resulta imposible obtener un cemento de propiedadeses constantes. Así los trozos de roca muy calizos poco cocidos dan como resultado cales hidráulicas mientras que los trozos muy arcillosos ofrecen cementos de fraguado rápido.
Cementos artificiales:
Cementos artificiales:
Los cementos artificiales son aquellos que se obtienen a partir de mezclas de arcilla y caliza convenientemente preparadas y dosificadas; estos son los cementos Pórtland.
Componentes de los cementos artificiales:
Componentes de los cementos artificiales:
Estos se obtienen a partir de la mezcla de piedra caliza y arcilla, es preciso disponer de una proporción de un 13 % de arcilla.
La cocción se realiza entre unos 1450º y 1480º C. Se obtiene así una mezcla llamada clinquer (cemento puro).
Para la obtención del cemento Portland se le añade del orden de un 3% de yeso así se consigue que el fraguado sea un poco mas lento.
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