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INDUSTRIA DEL CEMENTO

Integrantes:Rodrguez lzaro YovanySnchez Vsquez DenisSilva chacn Willian

INDICE GENERAL

INTRODUCCINEl cemento se invent hace aproximadamente 2000 aos por los romanos, de forma totalmente fortuita, como ha ocurrido con otros inventos. Al hacer fuego en un agujero recubierto de piedras, consiguieron deshidratar y descarbonatar parcialmente las piedras calcreas o el yeso, convirtindolas en polvo que se deposito entre las piedras.Al llover, dicho polvo uni las piedras entre si. Los egipcios utilizaron un cemento fabricado con yeso impuro calcinado, que sirvi para unir los bloques de piedra en la construccin de las pirmides. El secreto de la durabilidad del cemento se perdi y en la Edad Media tan solo fue posible fabricar cemento de mediana calidad. En 1756,Smeaton descubri que los mejores cementos se obtenan al mezclar caliza con un 20-25% de materia arcillosa. En 1845, Johnson fij las proporciones de materias primas a utilizar, as como la temperatura de coccin, con lo que se asisti al inicio de la industria de cemento Portland. Dicho nombre le fue dado por su similitud con la piedra de Portland. Actualmente, hay tres procesos de fabricacin de cemento que utilizanhornos rotativos desarrollados en Inglaterra en 1855: va seca, va seca con precalentamiento / precalcinacin y va hmeda.

CAPITULOSHistoriaDesde la antigedad 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 volcnicas extradas de la isla de Santorini, los primeros cementos naturales. En el siglo I a. C. se empez a utilizar el cemento natural en la Antigua Roma, obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio. La bveda del Panten es un ejemplo de ello. En el siglo XVIII John Smeaton construye la cimentacin 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 as 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 qumicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemn Michalis, que logran cemento de calidad homognea; la invencin del horno rotatorio para calcinacin y el molino tubular y los mtodos de transportar hormign fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907.

Tipos de cemento

Se pueden establecer dos tipos bsicos de cementos:1. de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza en proporcin 1 a 4 aproximadamente; 2. de origen porselanico: la porcelana del cemento puede ser de origen orgnico o volcnico. Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composicin, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.Desde el punto de vista qumico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a travs del cocido de calcreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla con agua se hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composicin qumica de los cementos es compleja, se utilizan terminologas especficas para definir las composiciones.

El cemento portlandEl tipo de cemento ms utilizado como aglomerante para la preparacin del hormign o concreto es el cemento portland.Producto que se obtiene por la pulverizacion del clinker portland con la adicin de una o ms formas de sulfato de calcio. Se admite la adicin de otros productos siempre que su inclusin no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker. Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de caractersticas plsticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un perodo de varias semanas hasta adquirir su resistencia caracterstica.Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcreo o cal) se obtiene el cemento plstico, que fragua ms rpidamente y es ms fcilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.Normativa La calidad del cemento portland deber estar de acuerdo con la norma ASTM C 150. En Europa debe estar de acuerdo con la norma EN 197-1.

Cementos portland especialesLos cementos portland especiales son los cementos que se obtienen de la misma forma que el portland, pero que tienen caractersticas diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.Portland frricoEl portland frrico est caracterizado por un mdulo de fundentes de 0,64. Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este tipo de composicin comporta por lo tanto, adems de una mayor presencia de Fe2O3, una menor presencia de 3CaOAl2O3 cuya hidratacin es la que desarrolla ms calor. Por este motivo estos cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en climas clidos. Los mejores cementos frricos son los que tienen un mdulo calcareo bajo, en efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya hidratacin produce la mayor cantidad de cal libre (Ca(OH)2). Puesto que la cal libre es el componente mayormente atacable por las aguas agresivas, estos cementos, conteniendo una menor cantidad, son ms resistentes a las aguas agresivas.

Cementos blancosContrariamente a los cementos frricos, los cementos blancos tienen un mdulo de fundentes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajsimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad griscea al Portland normal y un gris ms oscuro al cemento ferrico. La reduccin del Fe2O3 es compensada con el agregado de fluorita (CaF2) y de criolita (Na3AlF6), necesarios en la fase de fabricacin en el horno.para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en da hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II 52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5;tambin llamado pavi) se le suele aadir una adicin extra de caliza que se le llama clinkerita para rebajar el tipo, ya que normalmente el clinker molido con yeso sera tipo ICementos de mezclasLos cementos de mezclas se obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como la puzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas caractersticas que lo diferencian del Portland normal.

Cemento puzolnicoSe denomina puzolana a una fina ceniza volcnica que se extiende principalmente en la regin del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Npoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcnicas en otros lugares. Ya Vitrubio describa cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.Mezclada con cal (en la relacin de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolnico, y permite la preparacin de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.Esta propiedad permite el empleo innovador del hormign, como ya haban entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todava, con la parte sumergida en buenas condiciones despus de 2100 aos.La puzolana es una piedra de naturaleza cida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolnico contiene aproximadamente: 55-70% de clinker Portland 30-45% de puzolana 2-4% de yeso Puesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendr una menor cantidad de esta ltima. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por las aguas agresivas, el cemento puzolnico ser ms resistente al ataque de stas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3 est presente solamente en el componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolnico desarrollar un menor calor de reaccin durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta permeabilidad y durabilidad.

Cemento siderrgicoLa puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbn proveniente de las centrales termoelctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando el cuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo que se origina a partir de silicatos, es un material potencialmente hidrulico. Esta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH-. Es por este motivo que debe estar presente por lo menos un 20% de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolanico, el cemento siderurgico tambin tiene buena resistencia a las aguas agresivas y desarrolla menos calor durante el fraguado. Otra caracterstica de estos cementos es su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosin atmosfrica causada por los sulfatos.Tiene alta resistencia qumica, de cidos y sulfatos, y una alta temperatura al fraguar.

Cemento de fraguado rpidoEl cemento de fraguado rpido, tambin conocido como "cemento romano prompt natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparacin con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200C).[1] Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondra del tiempo para efectuar una buena colada. Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el cido ctrico, pero aun as si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20C). La ventaja es que al pasar aproximadamente 180 minutos de inciado del fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresin (entre 8 a 10 MPa), por lo que se obtiene gran prestacin para trabajos de intervencin rpida y definitivos. Hay cementos rpidos que pasados 10 aos, obtienen una resistencia a la compresin superior a la de algunos hormigones armados (mayor a 60 MPa).

Cemento aluminosoEl cemento aluminoso se produce a partir principalmente de la bauxita con impurezas de xido de hierro (Fe2O3), xido de titanio (TiO2) y xido de silicio (SiO2). Adicionalmente se agrega calcreo o bien carbonato de calcio. El cemento aluminoso, tambin llamado cemento fundido, por lo que la temperatura del horno alcanza hasta los 1.600C y se alcanza la fusin de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes para formar lingotes que sern enfriados y finalmente molidos para obtener el producto final.El cemento aluminoso tiene la siguiente composicin de xidos: 35-40% xido de calcio 40-50% xido de aluminio 5% xido de silicio 5-10% xido de hierro 1% xido de titanio Por lo que se refiere a sus reales componentes se tiene: 60-70% CaOAl2O3 10-15% 2CaOSiO2 4CaOAl2O3Fe2O3 2CaOAl2O3SiO2 Por lo que se refiere al xido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor al 6%, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrfilas (poca absorcin de agua).Reacciones de hidratacinCaOAl2O3+10H2O CaOAl2O310H2O (cristales hexagonales)2(CaOAl2O3)+11H2O 2CaOAl2O38H2O + Al(OH)3 (cristales + gel)2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2 (cristales + gel)Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza bsica, gracias a la presencia de cal Ca(OH)2, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente neutra. La presencia del hidrxido de aluminio Al(OH)3, que en este caso se comporta como cido, provocando la neutralizacin de los dos componentes y dando como resultado un cemento neutro.El cemento aluminoso debe utilizarse con temperaturas inferiores a los 30C, por lo tanto en climas fros. En efecto, si la temperatura fuera superior la segunda reaccin de hidratacin cambiara y se tendra la formacin de 3CaOAl2O36H2O (cristales cbicos) y una mayor produccin de Al(OH)3, lo que llevara a un aumento del volumen y podra causar fisuras.

Proceso de fabricacin del cemento Portland.Propiedades generales del cemento de aluminato de calcio Buena resistencia al ataque qumico. Resistencia a temperaturas elevada. Refractario. Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Conversin interna. Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad. Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotrmico. Est prohibido el uso de cemento aluminoso en hormign pretensado. La vida til de las estructuras de hormign armado es ms corta.El fenmeno de conversin (aumento de la porosidad y cada de la resistencia) puede tardar en aparecer en condiciones de temperatura y humedad baja.El proyectista debe considerar como valor de clculo, no la resistencia mxima sino, el valor residual, despus de la conversin, y no ser mayor de 40 N/mm2.Se recomienda relaciones A/C 0,4, alta cantidad de cemento y aumentar los recubrimientos (debido al pH ms bajo).Propiedades fsicas del cemento de aluminato de calcio Fraguado: Normal 2-3 horas. Endurecimiento: muy rpido. En 6-7 horas tiene el 80% de la resistencia. Estabilidad de volumen: No expansivo. Calor de hidratacin: muy exotrmico. AplicacionesEl cemento de aluminato de calcio resulta muy adecuado para: Hormign refractario. Reparaciones rpidas de urgencia. Basamentos y bancadas de carcter temporal. Cuando su uso sea justificable, se puede utilizar en: Obras y elementos prefabricados, de hormign en masa o hormign no estructural. Determinados casos de cimentaciones de hormign en masa. Hormign proyectado. No resulta nada indicado para: Hormign armado estructural. Hormign en masa o armado de grandes volmenes.(muy exotrmico) Es prohibido para: Hormign pretensado en todos los casos.

Usos comunes del cemento de aluminato de calcio Alcantarillados. Zonas de vertidos industriales. Depuradoras. Terrenos sulfatados. Ambientes marinos. Como mortero de unin en construcciones refractarias. Proceso de fabricacinExiste una gran variedad de cementos segn la materia prima base y los procesos utilizados para producirlo, que se clasifican en procesos de va seca y procesos de va hmeda.El proceso de fabricacin del cemento comprende cuatro etapas principales:1. Extraccin y molienda de la materia prima 2. Homogeneizacin de la materia prima 3. Produccin del Clinker 4. Molienda de cemento. La materia prima para la elaboracin del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicacin del material, se aplican ciertos sistemas de explotacin y equipos. Una vez extrada la materia prima es reducida a tamaos que puedan ser procesados por los molinos de crudo.La etapa de homogeneizacin puede ser por va hmeda o por va seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso hmedo la mezcla de materia prima es bombeada a balsas de homogeneizacin y de all hasta los hornos en donde se produce el clnker 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 qumico es ms eficiente y el consumo de energa es menor, ya que al no tener que eliminar el agua aadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son ms cortos y el clnker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas.El clnker obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneizacin, es luego molido con pequeas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.Reaccin de las partculas de cemento con el agua 1. Periodo inicial: las partculas con el agua se encuentran en estado de disolucin, existiendo una intensa reaccin exotrmica inicial. Dura aproximadamente diez minutos. 2. Periodo durmiente: en las partculas se produce una pelcula gelatinosa, la cul inhibe la hidratacin del material durante una hora aproximadamente.

3. Inicio de rigidez: al continuar la hidratacin de las partculas de cemento, la pelcula gelatinosa comienza a crecer, generando puntos de contacto entre las partculas, las cuales en conjunto inmovilizan la masa de cemento. Tambin se le llama fraguado. Por lo tanto, el fraguado sera el aumento de la viscosidad de una mezcla de cemento con agua. 4. Ganancia de resistencia: al continuar la hidratacin de las partculas de cemento, y en presencia de cristales de CaOH2, la pelcula gelatinosa (la cul est saturada en este punto)desarrolla unos filamentos tubulares llados agujas fusiformes, las cuales al aumentar en nmero, generan una trama que traspasa resistencia mecnica entre los granos de cemento ya hidratados. 5. Fraguado y endurecimiento: el principio de fraguado es el tiempo de una pasta de cemento de difcil moldeado y de alta viscosidad. Luego la pasta se endurece y se transforma en un slido resistente que no puede ser deformado. El tiempo en el que alcanza este estado se llama final de fraguado.

Almacenamiento del cementoEl cemento es una sustancia particularmente sensible a la accin del agua y de la humedad, por lo tanto para salvaguardar sus propiedades, se deben tener algunas precauciones muy importantes, entre otras: Inmediatamente despus de que el cemento se reciba en el rea de las obras si es cemento a granel, deber almacenarse en depsitos secos, diseados a prueba de agua, adecuadamente ventilados y con instalaciones apropiadas para evitar la absorcin de humedad.Si es cemento en sacos, deber almacenarse sobre parrillas de madera o piso de tablas; no se apilar en hileras superpuestas de ms de 14 sacos de altura para almacenamiento de 30 das, ni de ms de 7 sacos de altura para almacenamientos hasta de 2 meses. Para evitar que el cemento envejezca indebidamente, despus de llegar al rea de las obras, el contratista deber utilizarlo en la misma secuencia cronolgica de su llegada. No se utilizar bolsa alguna de cemento que tenga ms de dos meses de almacenamiento en el rea de las obras, salvo que nuevos ensayos demuestren que est en condiciones satisfactorias.

CONCLUSIONESEn este trabajado podemos observar el proceso de manufactura del cemento Prtland, as como los principales componentes y las propiedades qumicas y fsicas de este cemento. Por lo que cabe en los campos de aplicacin determinamos que el cemento Prtland es el de ms uso en comn, adems de su calidad podemos observar un costo accesible, por lo que lo hace el apropiado para construcciones en general. Las normas de calidad que rigen que se sealan en este trabajo son las ms comunes, sin embargo, en cada planta procesadora de cemento Prtland se basan en pruebas especficas de calidad, por lo que resulta un poco difcil detallar todas las normas de cada una de las plantas.Podemos concluir que la hidrlisis y la hidratacin son los factores importantes en el endurecimiento del cemento, ya que los productos que resultan de la hidratacin tienen muy baja solubilidad en el agua. Si esto no fuera cierto, el concreto sera atacado rpidamente al contacto con el agua.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASThe Chemical Process Industries.R. Noris ShreveEdt. McGraw-HillsLa qumica de los cementosH. W. TaylorEdit. URMOConcretos de cemento PrtlandThomas D. Larson.Enciclopedia de Tecnologa QumicaKirk- OthmerEdit. UTEHAPgina en internet www. Google.com

ANEXOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA