1. Fabricación de Cemento
Carlos Alberto Barbera Reyes
E-mail: carlosbarbera21@gmail.com
Resumen.
El proceso de fabricación de cemento se inicia con la extracción de calizas y
arcillas en las canteras y su trituración para reducir el tamaño de las rocas hasta
partículas de aproximadamente una pulgada.
El material triturado arcilla y caliza, junto con el hierro, se almacena en patios
desde donde se transporta en camiones o bandas hacia los molinos de crudo. De
los molinos se obtiene un material muy fino, conocido como harina cruda, el
proceso vía seca y pasta cruda en procesos vía húmeda. Una vez obtenida la
harina o pasta cruda se deposita en los silos de almacenamiento.
La siguiente etapa consiste en la calcinación del material, la cual se realiza en
hornos que alcanzan temperaturas de aproximadamente 1450 °C, favoreciendo la
ocurrencia de reacciones químicas que dan lugar al Clinker.
El Clinker, junto con pequeñas porciones de material de yeso se transporta a los
molinos de cemento dando lugar al producto terminado. El cemento se almacena
en silos y se distribuye a los clientes en sacos de 42.5 Kg. y a granel.
Holcim Planta Cumarebo

2. Introducción.
El proceso de fabricación de cemento constituye una amplia gama de subprocesos
cada uno con sus condiciones individuales bien definidas presentándose procesos
mecánicos, térmicos y químicos a lo largo del mismo, teniendo como fin obtener el
producto de mejor calidad posible para la satisfacción de los clientes y beneficio
de accionistas y empleados.
Podemos nombrar como parte de estos procesos, a la simple reducción del
tamaño de la piedra para que luego pueda ser molida, al análisis químico de los
materiales que ingresarán a la molienda para determinar las proporciones en las
que deben ingresar en combinación con gases del mismo proceso para facilitar la
molienda, al almacenamiento y homogenización del material en silos, al proceso
termoquímico que se lleva dentro del horno, la molienda de cemento, así mismo
con las proporciones exactas acorde al tipo de cemento que se esté fabricando, el
envase y el despacho, modernos equipos para disminuir el tiempo de entrega de
los sacos de cemento
Objetivos
• Conocer los Procesos en la industria Cementera
• Asimilar los fundamentos de los distintos Procesos (Químicos, Físicos,
entre otros) realizados en la Industria Cementera
• Comprender la importancia de cada una de las Etapas o Zonas de Una
Planta

3. EL CEMENTO
Definición...
Es un producto artificial, que se obtiene de la transformación de una materia
prima, que puede estar compuesta de una mezcla de calizas, arcillas y
otros minerales, o simplemente de calizas.
En el sentido general de la palabra, el cemento puede describirse como un
material con propiedades tanto adhesivas como cohesivas, las cuales le
dan la capacidad de aglutinar fragmentos minerales para formar un todo
compacto.
Los cementos que se utilizan en la fabricación de concreto tiene la
propiedad de fraguar y endurecer con el agua, en virtud de que
experimentan una reacción química con ella, por lo tanto se denominan
hidráulicos.
Origen
El cemento "Portland" tiene sus orígenes en la cal u óxido de calcio, a partir del
cual y luego de cientos de años de estudios empíricos y científicos, se llega a lo
que hoy se conoce como cemento. A través de la historia de los pueblos egipcios,
griegos y romanos, se utilizó la cal como ligante en sus construcciones.
En la América Prehispánica los aztecas la emplearon también en la fabricación de
tabiques y techos armados con caña y bambú. En 1824, un albañil Inglés llamado
Joseph Aspdin, patentó un producto que él llamó cemento Portland, pues al
endurecerse adquiría un color semejante al de una piedra de la isla Portland
en Inglaterra. En 1838, este cemento se utilizó por primera vez en
una construcción de importancia en uno de los túneles construidos bajo el río
Támesis en Londres. David Saylor, un técnico norteamericano, fue el primero en
fabricar cemento en América, así nacía en 1850 la industria cementera en
Norteamérica. El uso del cemento Portland continuó extendiéndose hasta
convertirse en el material de construcción más utilizado en el mundo.
Evolución de la Tecnología del Cemento

4. 3,000 años A.C. los egipcios emplean morteros de yeso y cal en la construcción de las
pirámides
Los Romanos construyeron una variedad amplia de estructuras que incorporaron la piedra y
concreto, incluyendo los caminos, los acueductos, los templos y los palacios.

5. En la edad media se va perdiendo el uso de los cementos naturales prefiriéndose la piedra y
el adobe, hasta alrededor del Siglo XIV en que se reintroduce el empleo de la cal y las
puzolanas
Antecedentes del Cemento Moderno
• 1779 – Bry Higgins patenta un cemento hidráulico natural para empastado y
le llama stucco
• 1793 – John Smeaton descubre que calcinando calizas arcillosas obtiene
un material que endurece bajo el agua y lo usa en la reparación del faro
Eddystone en Inglaterra.
• 1812 – Louis Vicat desarrolla una técnica mejorada para hacer cemento
artificial.
• 1824 – Joseph Aspdin patentan al Cemento Portland, materia que
obtuvieron de la calcinación de alta temperatura de una Caliza Arcillosa.
• 1840 – Se crea la primera fábrica de cemento Portland a nivel mundial en
Francia.
• 1845 – Inglaterra empieza a fabricar cemento Portland a nivel industrial.
• 1845 – Isaac Johnson obtiene el prototipo del cemento moderno quemado,
alta temperatura, una mezcla de caliza y arcilla hasta la formación del
"clinker".
• 1855 – Alemania inicia la producción industrial de cemento Portland.
• 1868 – Se realiza el primer embarque de cemento Portland de Inglaterra a
los Estados Unidos.
• 1871 – Se funda en E.E.U.U. la primera fábrica de cemento y a partir de
ese año se difunden las fábricas y el cemento Portland por todo el mundo.
• 1904 – La American Standard For Testing Materials (ASTM), publica por
primera vez sus estándares de calidad para el cemento Portland

6. S. Reyes (2006). El cemento es un material que une los fragmentos detríticos
(arenas o gravas) de ciertas rocas clásticas (areniscas o conglomerados). En
general el cemento de estas rocas se origina por precipitación química, siendo las
sustancias cementantes más frecuentes la sílice, los carbonatos y los óxidos de
hierro.
Existen varias clases de cemento:
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

7. 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
Cemento Portland Blanco
Cemento Pórtland Puzolanico
Cemento Refractario
Cemento Resinoso
Cemento Sorel
Cemento Rock
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

8. Proceso de fabricación del Cemento Portland
H. Parra (2002) Define que 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

9. 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.
Como se dijo anteriormente, se usa una variedad de elementos como materia
prima, los cuales se pueden clasificar según su contenido de carbonatos de calcio
de la siguiente manera:
Calizas: Portadoras en abundancia de carbonato de calcio (75 - 100%)
Margas: Su contenido de carbonato de calcio es de 40 - 75% y van acompañadas
de sílice y productos arcillosos.
Arcillas: Principalmente contienen sílice combinada con alúmina y otros
componentes como óxidos de hierro, sodio y potasio

10. Generalmente los materiales crudos enunciados no cumplen por completo los
requerimientos químicos del cemento portland, por este motivo se utilizan los
denominados "correctores" que proporcionan los elementos minoritarios faltantes.
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.

11. En el horno se distinguen las siguientes etapas, las cuales son: secado,
calcinación, clínkerización y enfriamiento.
Calcinación:
En esta zona de calcinación los carbonatos de calcio y de magnesio se disocian
en óxido de calcio y magnesio respectivamente.

12. Horno Rotatorio
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.

13. PASOS DE LA FABRICACIÓN:
1) Explotación de materia prima:
De las canteras de piedra se extrae la caliza, y las arcillas a través de
barrenación y detonación con explosivos.
2) Transporte de materia prima:
Una vez que las grandes masas de piedra han sido fragmentadas, se
transportan a la planta en camiones o bandas.
3) Trituración:
El material de la cantera es fragmentado en las trituradoras, cuya tolva
recibe la materia prima, que por efecto de impacto o presión son reducidos
a un tamaño máximo de una o media pulgada.
4) Prehomogeneización:
Es la mezcla proporcional de los diferentes tipos de arcilla, caliza o
cualquier otro material que lo requiera.

14. 5) Almacenamiento de materia prima:
Cada uno de los materias primas es transportado por separado a silos en
donde son dosificados para la producción de diferentes tipos de cemento.
6) Molienda de materia prima:
Se realiza por medio de un molino vertical de acero, que muele el material
mediante la presión que ejercen tres rodillos cónicos al rodar sobre una
mesa giratoria de molienda. Se utilizan también para esta fase molinos
horizontales, en cuyo interior el material es pulverizado por medio de bolas
de acero.

15. 7) Homogeneización de harina cruda:
Se realiza en los silos equipados para lograr una mezcla homogénea del
material.
8) Calcinación:
Es la parte medular del proceso, donde se emplean grandes hornos
rotatorios en cuyo interior a 1,400 °C la harina cruda se transforma en
clinker, que son pequeños módulos gris obscuro de 3 a 4 cm.

16. 9) Molienda de cemento:
El clinker es molido a través de bolas de acero de diferentes tamaños a su
paso por las dos cámaras del molino, agregando el yeso para alargar el
tiempo de fraguado del cemento.
10) Envase y embarque del cemento:
El cemento es enviado a los silos de almacenamiento; de los que se extrae
por sistemas neumáticos o mecánicos, siendo transportado a donde será
envasado en sacos de papel, o surtido directamente a granel. En ambos
casos se puede despachar en camiones, tolvas de ferrocarril o barcos.

18. Fuente : Holcim Group Support
C O N C L U S I O N
- La fabricación de cemento es un proceso industrial maduro, bien conocido,
Vital para el desarrollo de la Nación
- El cemento es un producto de construcción básico, producido a partir de
recursos naturales: materias primas minerales y energía.
- La fabricación de cemento genera impactos sobre el Ambiente, los
principales:
Impactos de las canteras en los ecosistemas.
Emisión de partículas en la manipulación y procesado de materiales.
Emisión de gases en el proceso de combustión

19. Bibliografía
The Chemical Process Industries.
R. Noris Shreve
Edt. McGraw-Hills
La química de los cementos
H. W. Taylor
Edit. URMO
Concretos de cemento Pórtland
Thomas D. Larson.
Enciclopedia de Tecnología Química
Kirk- Othmer
Edit. UTEHA
Proceso de Fabricación de cemento. Documento electrónico disponible en
http://www.unet.edu.ve/~apuello/cemex/PFCEM.doc. Consulta (2010, Febrero 02)
Cemento. Documento electrónico disponible en
http://www.scribd.com/document_downloads/17546872?secret_password=&extension=p Consulta
(2010, Febrero 03)
El cemento. Documento electrónico disponible en
http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/5531/15/15%20CAPITULO%201.doc
Consulta (2010, Febrero 05)