CÁTEDRA: CONTROL DE CALIDAD

DOCENTE: ING. ANIBAL CASTRO CONTRERAS

ALUMNO: ADAMA NAVARRO, Aldo Joel SEMESTRE: X

Huancayo – 2013

INDICE

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CONTROL DE CALIDAD DE CEMENTO ANDINO S.A.

RESUMEN........................................................................................................................................3

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................4

CONTROL DE CALIDAD AL CEMENTO......................................................................................5

SISTEMA INTEGRADO DE GESTIÓN DE CALIDAD, MEDIO AMBIENTE, SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL.........................................................................7

CONTROL DE CALIDAD EN LOS YACIMIENTOS......................................................10

CONTROL DE CALIDAD EN LA CALCINACIÓN........................................................13

CONTROL DE CALIDAD DE LA MOLIENDA CON UN % DE YESO.........................18

BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................19

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RESUMEN

En este presente trabajo se detallara los controles de calidad de la empresa cemento andino

S.A. desde su explotación de la caliza como primer punto para hacer el control de calidad,

chancado, molienda, calcinación, molienda con el 3% de yeso y el despacho

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INTRODUCCIÓN

En la industria del cemento portland, conocer la composición química de la materia prima,

productos intermedios, y producto final es de vital importancia tanto para el desarrollo del

proceso como para obtener un producto que cumpla con las especificaciones técnicas

deseadas.

Si bien los elementos principales para la fabricación del cemento portland son el Ca, Si, Fe,

Al, también participan en el proceso el Mg, S, Na, K, Ti, P, Mn, que acompañan a los

elementos principales en la materia prima. Todos estos elementos se encuentran

conformando compuestos como carbonatos, óxidos, sulfatos, silicatos, aluminatos, sulfuros,

etc. en diferentes formas mineralógicas. Estos compuestos ingresan al proceso en

adecuadas proporciones para transformarse en un material llamado clínker; que lo

constituyen en forma principal los silicatos tricálcico y dicálcico, el aluminato tricálcico y

el ferro-aluminato tetracálcico y al molerse finamente con el yeso forman el cemento

Portland.

Si bien los elementos principales para la fabricación del cemento portland son el Ca, Si, Fe,

Al, también participan en el proceso el Mg, S, Na, K, Ti, P, Mn, que acompañan a los

elementos principales en la materia prima. Todos estos elementos se encuentran

conformando compuestos como carbonatos, óxidos, sulfatos, silicatos, aluminatos, sulfuros,

etc. en diferentes formas mineralógicas. Estos compuestos ingresan al proceso en

adecuadas proporciones para transformarse en un material llamado clínker; que lo

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constituyen en forma principal los silicatos tricálcico y dicálcico, el aluminato tricálcico y

el ferro-aluminato tetracálcico y al molerse finamente con el yeso forman el cemento

Portland.

CONTROL DE CALIDAD AL CEMENTO

El cemento es un material que forma parte de la civilización contemporánea y su empleo es

de conocimiento general. Sin embargo, el usuario no profesional conoce poco de su

fabricación y comportamiento.

De acuerdo a norma el cemento es un material pulverizado que por adición de una cantidad

conveniente de agua forma una pasta conglomerante capaz de endurecer, tanto bajo el agua

como en el aire. La matriz del cemento lo constituye el clínker que es un producto

constituido en su mayor parte por silicatos de calcio, obtenido por la cocción hasta fusión

parcial (clinkerización) de una mezcla convenientemente proporcionada y homogeneizada

de materiales debidamente seleccionados.

La fabricación del cemento comprende tres etapas. La primera de explotación de los

yacimientos y el beneficio de la materia prima, en segundo lugar los procesos de cocción

hasta temperaturas mayores de 1450°C, que constituyen la fase medular del proceso y

luego el enfriamiento y molienda con una adición de aproximadamente 3% de yeso.

La materia prima para la fabricación de cemento está constituida básicamente por

materiales calcáreos y por la alúmina y sílice que se encuentran principalmente en las

arcillas. Al efecto se explotan preferentemente yacimientos calizos o de margas calizas.

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El tratamiento de la materia prima, comprende la trituración y molienda, la dosificación y

homogeneización de los crudos para asegurar la uniformidad y finura necesaria antes de

que el material ingrese al horno.

El proceso de cocción moderno se realiza mediante una etapa previa de pre-calcinación,

que se efectúa en una torre de diferentes niveles en la que se encuentran instalados de 4 a 6

ciclones, que constituyen el sistema de intercambio del calor. En ellos se efectúa una

transferencia térmica entre la materia que desciende y los gases ascendentes de salida del

horno, que llegan a temperaturas superiores a los 1000°C. Generalmente se instalan

quemadores, para la pre-calcinación. El material descarbonatado ingresa a hornos rotatorios

de grandes dimensiones, que efectúan el tratamiento de los crudos a temperaturas de

1450°C a 1500°C.

En la tercera etapa el clínker que sale a temperaturas superiores a 1200°C accede a un

enfriador, de manera de facilitar su manipulación y transporte. Luego del enfriamiento el

clínker debe ser molido a una finura adecuada para lograr su máximo rendimiento,

adicionando de 3 al 3.5% de yeso para controlar en la primera edad la reología de las

pastas.

El cemento se presenta en forma de un polvo finísimo, de color gris que, mezclado con

agua, forma una pasta que endurece tanto bajo agua como al aire. Por la primera de estas

características y por necesitar agua para su fraguado se le define como un aglomerante

hidráulico.

 

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Es obtenido mediante un proceso de fabricación que utiliza principalmente dos materias

primas: una caliza, con un alto contenido de cal en forma de óxidos de calcio, y un

componente rico en sílice, constituido normalmente por arcilla o eventualmente por una

escoria de alto horno.

 

Estos componentes son mezclados en proporciones adecuadas y sometidos a un proceso de

fusión incipiente en un horno rotatorio, del cual se obtiene un material granular

denominado clinquer, constituido por 4 compuestos básicos:

         Silicato Tricálcico ( 3 CaO . SiO2), designado como C3S.

         Silicato bicálcico ( 2 CaO . SiO2), designado como C2S.

         Aluminato tricálcico (3 CaO . Al2O3), designado como C3A.

         Ferroaluminato tetracálcico ( 4 CaO . Al2O3 . Fe2O3), designado como C4AF.

 

Estos se presentan en forma de cuatro fases mineralizadas, en conjunto con una fase vítrea,

integrada por los dos últimos. Estas fases constituyen un 95 % del peso total del clinquer,

siendo el 5 % restante componentes menores, principalmente óxidos de sodio, potasio,

titanio, residuos insolubles y otros.

 

SISTEMA INTEGRADO DE GESTIÓN DE CALIDAD, MEDIO AMBIENTE, SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL

Entre el 11 y 14 de octubre del 2010, se realizó la Auditoría externa integrada: ISO 9001,

ISO 14001 y OHSAS 18001 que fue realizada por SGS del Perú. Se auditaron los procesos

de Lima y Fábrica incluidas las empresas contratistas. El objetivo fue re-certificar el

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sistema de gestión de calidad y adecuarnos a la nueva norma internacional ISO 9001:2008

y el sistema de gestión de seguridad y salud ocupacional en base a la norma internacional

OHSAS 18001:2007, con el respectivo seguimiento a cumplimiento de la norma ISO

14001:2004.

El equipo auditor externo concluyó que nuestra empresa ha establecido y mantenido su

Sistema de Gestión de Calidad y de Seguridad y Salud Ocupacional de acuerdo con los

requisitos del estándar de las normas ISO 9001:2008 y OHSAS 18001:2007

respectivamente, recomendando la recertificación de ambas normas a Cemento Andino

S.A., además del estándar ISO 14001:2004, bajo el alcance de “Fabricación y

Comercialización de Cemento”.

Como parte de los compromisos asumidos ante la Corporación Andina de Fomento (CAF)

establecidos en el Informe Ambiental y Social (IAS), se contrataron a las empresas

MIMPETEL y AUDITEC como supervisoras externas, a fin de que ellas verifiquen el

cumplimiento de las medidas de manejo ambiental y social establecidas en los diferentes

estudios ambientales (EIA del proyecto de construcción y demás permisos ambientales y

sociales); estas actividades se realizaron y reportaron durante los meses de abril y octubre

del 2010, para lo cual se realizaron auditorías internas a la empresa Consorcio JJC-SSK-

FYAGA, (responsables de las obras civiles y montaje del Proyecto de Ampliación de

Capacidad de Producción) en base al procedimiento “Gestión en Medio Ambiente,

Seguridad, y Salud Ocupacional para Empresas Contratistas en ejecución de Proyectos con

Estudio de Impacto Ambiental para Cemento Andino S.A.”.

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Así mismo se coordinó con los responsables de los procesos, para que las empresas

contratistas que vayan a realizar trabajos en nuestras instalaciones como parte del Proyecto

de Ampliación, tengan conocimiento de los requisitos exigidos por CASA estipulados en el

citado procedimiento, como parte de la mejora continua del Sistema Integrado de Gestión

Monitoreo de la Calidad del Aire y Emisiones Atmosféricas

En el 2010, el promedio de los valores monitoreados de emisiones en el Horno 1 fue de

28.5 mg/m3, en el Horno 2 fue de 41.0 mg/m3, en el Horno 3 fue de 62.3 mg/m3, en todos

los casos muy por debajo del valor máximo permisible por la Norma Nacional (D.S. 003-

2002-PRODUCE) vigente que es: 250 mg/m3

En el caso del Molino de Carbón, se registraron en promedio valores de emisión de material

particulado de: 13.5 mg/m3, siendo el valor máximo permisible por la Norma Nacional

vigente de 150 mg/m3.

En lo que respecta a la calidad de aire de la zona de influencia, el nivel de contenido de

partículas PM10 en La Unión Leticia y Condorcocha en promedio se ha mantenido por

debajo de: 100 ug/m3, comparativamente muy por debajo de los Estándares Nacionales de

Calidad Ambiental del Aire: 150 ug/m3.

En lo que respecta a emisiones de SO2, utilizamos como referencia la Norma Mexicana

(Norma Mexicana: NOM-040-ECOL-2002), la que cumplimos holgadamente.

Con respecto al contenido de SO2 en el aire los valores registrados en Condorcocha y La

Unión Leticia son menores a 6.15 ug/m3 muy por debajo del valor límite de 80 ug/m3

(D.S. 003-2008-MINAM – Estándares de Calidad Ambiental de Aire)

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LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO COMPRENDE TRES ETAPAS

CONTROL DE CALIDAD EN LOS YACIMIENTOS

En la normalización de cemento a nivel internacional, lo que incluye las normas más

extendidas como la ASTM y la Comunidad Europea CEE, los controles de carácter químico

del cemento Portland tipo I no se refieren a los elementos principales sino a los

denominados menores. Al efecto se fijan límites máximos para los óxidos que se

consideran pueden afectar la durabilidad del concreto. En ese sentido se limitan el MgO y

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el SO3 y excepcionalmente los álcalis, en los casos específicos que se compruebe reacción

potencial con determinados agregados.

Los cementos de características especiales, que representen aproximadamente el 3% de los

despachos, tienen además especificaciones sobre el contenido de silicatos cálcicos y el tipo

II por excepción sobre el contenido de óxidos de fierro, aluminio y sílice.

Sin embargo, en las plantas siempre se efectúa el análisis de todos los óxidos y se calculan

los compuestos por fórmulas de composición potencial.

Las especificaciones normativas del cemento a nivel internacional, tienen básicamente el

carácter de performance y se refieren a características físicas y de comportamiento

resistentes.

Análisis Químico

En el caso de Cemento Andino, la Caliza se ha subdividido en Caliza de Alta Ley y Caliza

de Baja Ley contando también con el uso de Arcilla y Mineral de Hierro. Estos cuatro

materiales combinados en proporciones adecuadas darán lugar en primera instancia a la

Harina Cruda, que al ser calcinada y sinterizada en el Horno producirá el Clínker y éste al

molerse conjuntamente con el Yeso formará el Cemento Portland

El análisis químico tiene particular incidencia en el control de la producción del cemento,

efecto que se ha incrementado en los últimos años por los modernos métodos

instrumentales y sistemas de muestreo que permiten una rápida interreacción entre

laboratorios automatizados que brindan resultados que pueden ser analizados prontamente

para adoptar decisiones que regulen el proceso.

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Los métodos de análisis vigentes en la industria hasta la década de 1960, eran los

procedimientos gravimétricos y volumétricos hoy denominados como convencionales o de

vía húmeda, que demanda varias horas de trabajo tedioso y compromete a numeroso

personal.

Los procedimientos de vía húmeda continúan utilizándose como control, en cuanto son los

únicos aprobados por las normas. La norma ASTM C 114-97 para análisis químico del

cemento es de general aceptación y constituye el antecedente en la formación de la norma

técnica peruana.

En este marco la determinación tradicional de los óxidos principales en los crudos y en el

cemento no era operativo para el control de la alimentación del horno. En consecuencia se

optó por el método de titulación de carbonatos. Este proceso fue de mucha utilidad pues no

requiere mayor inversión y permite resultados en breves minutos, sin exigir personal de alta

capacitación. Sin embargo, la respuesta del método no corresponde con el grado de

precisión necesaria a los valores reales de CaCO3 y CaO debido a la presencia en el crudo

de otros carbonatos como el de magnesia y los álcalis, con la consideración adicional que el

CaO, no necesariamente tiene la forma de carbonato.

Se le ha utilizado como apoyo en los métodos clásicos para la determinación del CaO,

Al2O3, Fe2O3 y MgO.

En la actualidad el desarrollo tecnológico ha permitido disponer de métodos instrumentales,

que serán motivo de exposición en esta mesa redonda por calificados especialistas, lo que

nos exonera de hacer referencias, salvo las siguientes como clasificación introductoria.

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La determinación de los óxidos principales CaO, SiO2, A12O3, Fe2O3 y MgO se efectúa

básicamente por fluorescencia de rayos X, en la materia prima, en los crudos y en el

cemento.

Este procedimiento está generalizado en todas las empresas productoras de nuestro país.

Por razones de rapidez y precisión, los álcalis Na2O, K2O, son analizados por métodos de

fotometría de llama, que han sido especificados por ASTM dentro de la norma precitada.

Un método auxiliar importante, que sirve de apoyo en un segundo nivel, lo constituyen los

métodos térmicos de los cuales se ha tenido experiencia en Perú en el análisis térmico

diferencial (ATD) para resolver algunos problemas específicos, en especial como referencia

al comportamiento térmico de ciertos minerales como la arcilla, la bauxita, los sulfuros, la

calcita, la dolomita, etc.

Adicionalmente, para el conocimiento de elementos menores que puedan afectar el proceso

de cocción, se Utilizan los métodos de absorción atómica, principalmente en el examen de

la materia prima para contenidos de TiO2, P2O5, y también el cloro y el cromo.

CONTROL DE CALIDAD EN LA CALCINACIÓN

Las materias primas se presentan como óxidos de cal, sílice, alúmina y fierro que

interactúan en el horno para formar productos complejos, que al llegar a un estado de

equilibrio dan formación a silicatos y aluminatos de la siguiente composición:

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ELEMENTO

- Silicato Tricálcico

- Silicato Bicálcico

- Aluminato Tricálcico

- Ferroaluminato Tetracálcico

FORMULA

3CaO SiO2

2CaO SiO2

3CaO Al203

4CaO Al2O3 Fe203

SIMBOLO

C3S

C2S

C3A

C4AF

Los silicatos enunciados no se encuentran como compuestos puros, contienen pequeñas

cantidades de óxidos en solución sólida, que tienen considerable efecto en el ordenamiento

atómico y las formas cristalinas, incidiendo en las propiedades hidráulicas.

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Los principales compuestos denominados menores son principalmente el MgO, K2O,

Na2O, y además Mn2O3, TiO2, P2O5.

Las cantidades de los diferentes tipos de silicatos y aluminatos cálcicos varían

apreciablemente de un tipo de cemento a otro. La producción de los diferentes tipos se

efectúa por el control proporcional de los materiales correspondientes.

La composición de los cementos Portland de producción nacional se encuentran dentro de

los siguientes porcentajes:

CaO 62.5 ∼ 64.5

SiO2 19 ∼ 22

Al2O3 4 ∼ 6

Fe2O3 3 ∼ 3.5

MgO 0.9 ∼ 2.9

SO3 2,3 ∼ 2.6

La constitución calculada de los cementos Pórtland de producción nacional se encuentra

dentro del siguiente orden:

C3S 48 ∼ 52

C2S 17 ∼ 27

C3A 6 ∼ 10

C4AF 9 ∼ 11

Cuando el cemento se mezcla con el agua se forman tres compuestos característicos: Los

Sulfo-aluminatos Cálcicos que forman una capa protectora que regula la hidratación inicial,

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los Silicatos Cálcicos hidratados que contribuyen a la resistencia, además el Hidróxido de

Calcio. Las siguientes composiciones aproximadas consideran las denominaciones de los

compuestos en la química del cemento.

Etringita C3A CaSO4 3lH2O

Tobermorita 3CaO 2SiO2 3H2O

Portlandita Ca (OH)2

Un dispositivo denominado corrientemente como sulfurómetro constituye un rápido

analizador de azufre, basado en un horno de inducción.

La política de preservación del medio ambiente, llevó al monitoreo y control de las

emisiones de las plantas y a la determinación de la emanación en SO2 y NOx.

Su intervención más significativa se encuentra en los siguientes rubros:

Análisis de los materiales del yacimiento, incluyendo la investigación de la caliza y la

arcilla para anticipar las variaciones en el aprovisionamiento.

Análisis de los combustibles para asegurar las especificaciones de adquisición.Diseño de la

mezcla que refleje los costos individuales de los materiales de cantera en el costo de

producción y la calidad del producto, atendiendo principalmente la molturación y aptitud a

la calcinación.

Diseño y ajuste de la mezcla del crudo.

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Optimizar los materiales destinados a la prehomogeneización, mediante el adecuado

control.

Participar en el control del crudo, luego de la mezcla, determinando fineza y composición.

Efectuar el análisis químico del cemento, para su certificación.

Control de materiales diversos.

Otro método de estudio, no necesariamente químico pero que sirve para el conocimiento de

la constitución de los cementos, es el microscópico, que permite el conteo de los Silicatos

Cálcicos y eventualmente estudiar sus características de manera de inferir el

comportamiento del proceso de calcinación.

Finalmente en Perú la mayor parte de la producción de cemento es analizada en su

granulometría por el equipo denominado granulómetro láser, que consiste en hacer

atravesar el polvo de cemento por un haz de luz monocromático emitida por un láser, el

reparto de la luz difractada permite determinar la curva granulométrica. Los granulómetros

pueden ser instalados de manera de informar en continuo las características del cemento

producido.

Los equipos modernos permiten analizar partículas de 0.1μ a 315μ. La importancia del

tamaño de la partícula reside en el grado de actividad de reacción con el agua y la

formación de compuestos de hidratación, es decir según sea la granulometría del cemento

varía su comportamiento resistente.

La difracción de rayos X se aplica en el control de la cal libre y fundamentalmente la

determinación de las fases del clínker, especialmente los silicatos cálcicos. Además,

constituye una importante herramienta de investigación. En el presente año el ASTM ha

aprobado la primera norma para su aplicación en el análisis del cemento, la ASTM C 1365.

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CONTROL DE CALIDAD DE LA MOLIENDA CON UN % DE YESO

El clinquer es sometido a molienda mediante molinos de bolas hasta convertirlo en el polvo

finísimo ya mencionado, adicionándose en esta etapa una proporción de yeso alrededor de

un 5 % de su peso, destinado a regular el proceso de fraguado de la pasta de cemento, la

que de otra manera endurecería en forma casi instantánea. El cemento así obtenido se

denomina cemento Pórtland.

 Durante la molienda se puede adicionar otros productos naturales o artificiales,

constituyendo así los Cementos Pórtland con adiciones o Especiales, los que, junto con

mantener las propiedades típicas del Pórtland puro (fraguado y resistencia), poseen además,

otras cualidades especialmente relacionadas con la durabilidad, resistencia química y otras.

Entre las adiciones más conocidas y utilizadas están las puzolanas, las cenizas volantes y

las escorias básicas granuladas de alto horno.

Estas adiciones presentan una reactividad química potencial, que se activa durante la

hidratación del clinquer a temperatura ambiente. Así las puzolanas y cenizas volantes

reaccionan con la cal hidratada liberada durante la hidratación de los componentes activos

del clinquer. En cambio, en el caso de las escorias este efecto se produce porque la cal

hidratada liberada desencadena la reacción de los componentes de la escoria, similares a los

existentes en el clinquer.

Finalmente en Perú la mayor parte de la producción de cemento es analizada en su

granulometría por el equipo denominado granulómetro láser, que consiste en hacer

atravesar el polvo de cemento por un haz de luz monocromático emitida por un láser, el

reparto de la luz difractada permite determinar la curva granulométrica. Los granulómetros

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pueden ser instalados de manera de informar en continuo las características del cemento

producido.

Los equipos modernos permiten analizar partículas de 0.1μ a 315μ. La importancia del

tamaño de la partícula reside en el grado de actividad de reacción con el agua y la

formación de compuestos de hidratación, es decir según sea la granulometría del cemento

varía su comportamiento resistente.

La difracción de rayos X se aplica en el control de la cal libre y fundamentalmente la

determinación de las fases del clínker, especialmente los silicatos cálcicos. Además,

constituye una importante herramienta de investigación. En el presente año el ASTM ha

aprobado la primera norma para su aplicación en el análisis del cemento, la ASTM C 1365.

BIBLIOGRAFÍA

LA CALIDAD Y LOS MÉTODOS INSTRUMENTALES EN LA INDUSTRIA

DEL CEMENTO

http://www.asocem.org.pe/bivi/re/IC/CC/control_fabricacion_aranda.pdf

http://www.asocem.org.pe/web/default.aspx

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