11 - Cementos Lima 1

CEMENTOS LIMA S.A. PROCESOS INDUSTRIALES I 1. INTRODUCCIÓN Este trabajo tiene la finalidad de explicar el proceso productivo que se lleva a cabo en la planta de Atocongo de Cementos Lima S.A., la cual es la planta más importante de metales no ferrosos a nivel nacional. Cementos Lima entró en una etapa de desarrollo sostenible y liderazgo empresarial desde su creación en 1967. Gracias a su esfuerzo y alta tecnificación de su personal ha llegado a ser reconocida internacionalmente. No solo su desarrollo se basa en la buena calidad en el proceso y el producto, sino también en su responsabilidad con el medio ambiente y las comunidades aledañas. 2. RESEÑA HISTÓRICA El cemento es uno de los productos de mayor trascendencia que el hombre ha producido. Sus antecedentes en el Perú se remontan a 1916, año en que se da inicio a su fabricación a través de la Compañía Peruana de Cemento Portland. La

primera

planta

de

producción,

denominada Maravillas, estaba ubicada en las proximidades del Cementerio Presbítero Maestro, en Lima. Para ese entonces, la materia prima era transportada desde las canteras de Atocongo, a 20 Km. al sur de la ciudad de Lima. En 1937 se inicia la fabricación del clínker (producto intermedio entre la materia prima -piedra caliza- y el cemento) por lo que el proceso productivo es trasladado hacia Atocongo. En 1964 la planta Maravillas fue cerrada, para que el 28 de diciembre de 1967 cambie de razón social de Compañía Peruana de Cemento Portland S.A. a Cementos Lima S.A. Ese año, se inició el montaje de un nuevo horno, molinos, entre otros equipos, quedando inaugurada la actual planta con la que cuentan el 19 de septiembre de 1970. 27/06/2009

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3. PRODUCTOS ·

Cemento Portland tipo I (el Sol): este tipo de cemento es el común, el que más se utiliza en construcciones para casas.

·

Cemento Portland tipo I-BA

·

Cemento Puzolánico tipo IP (Supercemento Atlas)

·

Cemento Portland tipo II BA

·

Cementos Portland Tipo V-BA

·

Clínker Tipo I

·

Clínker Tipo I-BA

·

Clínker Tipo II-BA

·

Clínker Tipo V-BA

4. PROCESO PRODUCTIVO En términos generales el cemento es una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio. El producto nace con la transformación de caliza en un producto intermedio debidamente balanceado denominado clínker, el cual es finamente molido y mezclado con yeso para dar el producto final llamado cemento Portland. Si a esta mezcla se el adiciona puzolana, se obtiene el cemento portland tipo puzolánico, componente utilizado para obtener características especificas del cemento y concreto. El proceso de producción cuenta con 5 etapas, las cuales se llevan a cabo utilizando alta tecnología y aplicando un riguroso control de calidad, permitiendo que el cemento obtenido sea de alta pureza y de gran resistencia. 4.1. Extracción de la caliza en las canteras El desarrollo y explotación de las canteras esta determinada por una cuidadosa planificación a base de controles de estadísticos y muestreo en campo que permite realizar una explotación controlada y eficaz. El tiempo proyectado de capacidad de las materias primas es de 50 años.

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4.1.1 Perforación y voladura En las canteras de Atocongo (Villa María del Triunfo) se extraen diariamente 34,000 toneladas de roca, de las cuales 18,000 son de caliza apta para el proceso y 16,000 de material estéril que cubre parte del yacimiento. Como primera operación se da la perforación de los taladros en los bancos de trabajo de hasta 15.5 metros de profundidad. Seguidamente los cargamos con explosivos como anfo, y procedemos a la voladura secuencial para lograr una mayor eficacia. 4.1.2 Carguío y acarreo Luego de obtener la caliza, se procede con las operaciones de carguío y acarreo utilizando cargadores frontales de 10 m3, y camiones de 50 y 90 toneladas para la caliza con pala hidráulica y para el material estéril respectivamente, el trabajo se complementa con tractores de oruga del tipo Caterpillar y motoniveladoras.

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4. 2. Reducción del Tamaño de la caliza y su Homogenización Para obtener el clínker, material intermedio entre la caliza y el cemento, es preciso reducir el tamaño de la caliza extraída de la cantera a un polvo fino denominado crudo, uniformizar su calidad y pasarlo a través del horno. 4.2.1 Chancado primario La caliza extraída de la cantera es llevada a la Chancadora Primaria del tipo cono que la tritura por presión reduciendo su tamaño desde un máximo de 1.50 m., hasta

un

mínimo

depositándola

en

de una

25

cm.,

cancha

de

almacenamiento que tiene una capacidad de 200,000 toneladas. Su capacidad de producción es de 1,600 toneladas por hora. 4.2.2 Chancado secundario y separación De la cancha de la chancadora primaria la caliza es transportada, dosificada según su ley, a las chancadoras secundarias donde se reduce su tamaño de 25 cm. a un máximo de 19 milímetros para el caso

de

molienda

posterior

en

molino de bolas (menor eficiencia), o a un máximo de 50 milímetros para el caso de molienda posterior en la

prensa de rodillos. La capacidad de estas dos unidades es de 600 toneladas por hora y 1,200 toneladas por hora.

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CEMENTOS LIMA S.A. PROCESOS INDUSTRIALES I 4.2.3 Zarandas Las Zarandas que existen en este circuito se encargan de separar la caliza menor de 19 milímetros o 50 milímetros, según sea el caso, para enviarla a la cancha de Pre-Homogeneización y los tamaños más gruesos regresan a las chancadoras secundarias para que así puedan continuar su proceso. 4.2.4 Pre-homogeneización La cancha de Pre-Homogeneización es del tipo “circular” de 108 metros de diámetro y tiene una capacidad de 110,000 toneladas. Su funcionamiento es automático. La caliza es depositada en capas sucesivas horizontales por medio de una faja telescópica apiladora que recorre un ángulo prefijado. Una vez conseguida la composición química adecuada y la altura necesaria de una ruma se pasa a preparar otra. Mientras tanto, la ruma anterior es recuperada en forma perpendicular a su apilamiento, originándose un efecto de mezcla uniforme. De allí la caliza es trasladada mediante fajas (subterráneas) a los silos de

alimentación del molino de crudo. 4.2.5 Molienda y homogeneización En la molienda del crudo se realiza la última reducción del tamaño de la caliza a un estado pulverulento. Para este proceso se cuenta con dos equipos de diferente tecnología, un molino de crudo (cuyos cuerpos moledores son bolas de acero de diferente diámetro, donde la molienda se efectúa por atricción, con un consumo de energía de 5.5 MW por hora) y la prensa de rodillos (cuyos cuerpos moledores son rodillos de 2 metros de diámetro, donde la molienda se efectúa por compresión, con un consumo de energía de 3.6 MW por hora). Al pulverizarse la caliza, se obtiene un producto llamado “crudo” el cual es conducido por medio de fajas transportadoras a los silos de homogeneización continua,, donde se mezcla la caliza con el objeto de obtener un crudo lo más uniforme posible.

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4.3. Obtención del Clínker El clínker se obtiene haciendo pasar el crudo por cualquiera de las dos líneas de calcinación, las cuales cuentan, cada una, con un Pre-calentador, un Horno y un Enfriador; equipos por donde pasará el crudo, uno tras otro, para transformarse finalmente en clínker. 4.3.1 Precalentamiento Son edificios que cuentan con una Torre de Ciclones, ubicados uno encima del otro. El crudo homogeneizado se alimenta por el extremo superior de este pre-calentador, pasando a través de los ciclones donde se calienta por acción de los gases generados en el quemador del horno por combustión de carbón o gas natural, iniciándose de esta manera el proceso de descarbonatación y transformación termo – químico del crudo. La línea 1 cuenta con un precalentador de 4 etapas (ciclones) y la línea 2 cuenta con un precalentador de 7 etapas (ciclones).

Precalentadores (Torres de ciclones)

4.3.2 Clinkerización El crudo descarbonatado ingresa a los hornos y por efecto del calor generado por la combustión del gas natural o carbón en un quemador situado en el extremo de salida, sufre transformaciones físicas y químicas,

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CEMENTOS LIMA S.A. PROCESOS INDUSTRIALES I llegando a obtenerse el producto llamado clínker a temperaturas del orden de los 1400 ºC a 1450 ºC. Se cuenta con dos líneas de hornos son tubos de acero de 5.20 y 5.25 metros de diámetro y 85 y 83 metros de largo, con una pendiente de 3 % que giran a una velocidad de hasta 4.5 RPM. Los hornos están revestidos interiormente por ladrillos refractarios para proteger el tubo y disminuir la pérdida de calor, y tienen una capacidad de 4,000 y 7,500 toneladas/día de clínker respectivamente. En la línea 1 la frecuencia angular del horno es menor que la línea 2, pues sino el material llegaría crudo. Esto se debe a la diferente tecnología con la cuenta cada una de las líneas siendo la más eficiente la línea 2. 4.3.3 Enfriamiento El clínker descargado por el horno pasa a la tercera parte del circuito de clinkerización, que se da en los enfriadores. Estos constan de varias superficies escalonadas compuestas por placas fijas y móviles alternadas, con unos pequeños orificios por donde pasa el aire que es insuflado por la parte inferior, por la acción de ventiladores con el doble objeto de recuperar el calor del clínker producido y de enfriar el clínker de aproximadamente 1,200ºC hasta alrededor de 180ºC. En la parte final de estas unidades se encuentran instaladas trituradoras de rodillos, accionadas por motores hidráulicos, para reducir el tamaño del clínker a un máximo de 5 centímetros. 4. 4. Obtención del Cemento 4 .4 .1 Molienda El clínker que sale de los enfriadores es transportado a una cancha de almacenamiento donde termina su proceso de enfriamiento para ser posteriormente alimentado a los Molinos de Bolas de Cemento o a las Prensas de Rodillos de Cemento. La molienda conjunta del clínker con yeso (proveniente de Sullana) constituye el Cemento Portland, adicionándose yeso en aproximadamente 3.8 %. 27/06/2009

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a) Molinos de bolas Los molinos de bolas son cilindros de acero de 4.40 metros de diámetro por 14.40 metros de largo revestidos interiormente por blindajes acerados, en su interior se encuentran hasta 280 toneladas de bolas de acero de diferentes diámetros clasificadas por pesos y diseñadas para dar una determinada finura. La capacidad de cada una de estas unidades es de alrededor de 120 TM/h con un consumo de 5.5 MW/h de energía. En esta máquina de utiliza equipo de protección debido al ruido que ocasiona. b) Prensa de rodillos Las prensas de rodillos están constituidas por dos cilindros macizos que giran en sentido contrario y que comprimen el clínker y el yeso haciéndoles pasar necesariamente por el espacio regulable entre ellos. Luego este producto que sale en forma de “keke”, pasa por un desaglomerador que lo desmenuza, para luego dirigirse a las separadoras que clasifican lo fino como producto terminado (cemento) y lo grueso regresa a la prensa para su remolienda. Las prensas de rodillos son equipos altamente eficientes que pueden trabajar en forma independiente, produciendo 115 toneladas de cemento por hora con un consumo energético de 3,6 MW por hora o pueden trabajar en forma combinada

con

los

molinos

de

bolas

para

llegar

a

producir

conjuntamente 225 toneladas de cemento por hora. Finalmente el cemento es trasladado a los silos de envase por medio de las fajas transportadoras o por una bomba de transporte neumático.

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CEMENTOS LIMA S.A. PROCESOS INDUSTRIALES I 4. 5. Envase y Despacho del Cemento El cemento extraído de los silos es despachado tanto en bolsas de papel como a granel. Para el despacho en bolsas se utilizan máquinas rotativas tanto automáticas como manuales que tienen una capacidad de envasado de 2,500 bolsas por hora. En las rotativas automáticas, el operador sólo se limita a colocar un paquete de bolsas en el magazin de la máquina y luego este magazin,

que

soporta

hasta 999

bolsas,

se

encarga

de

alimentar

automáticamente a la envasadora, bolsa por bolsa, los pitones de una tolva rotativa, que gira continuamente, y que las llena con el peso de 42.5 kilogramos descargándolas sobre una faja transportadora. Las bolsas son transportadas a las plataformas de los camiones por un sistema de fajas, mientras que los cargadores se limitan a cogerlas y acomodarlas. En el despacho a granel utilizamos camiones especiales de hasta 36 toneladas que se cargan en 10 minutos. El peso de cada camión es controlado por dos balanzas de plataforma con controles electrónicos, lo que garantiza el peso correcto.

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CEMENTOS LIMA S.A. PROCESOS INDUSTRIALES I Planificación mediante controles estadísticos

Extracción de caliza en las canteras

Perforación de taladros en bancos de trabajo

Anfo Voladura continua con dinamita

Carguío y acarreo Chancado primario del tipo cono Mediante fajas a chancado secundario Chancado secundario y separación en molino de bolas o prensa de rodillos

Zaranda para selección de calidad de granos de Mediante fajas a cancha de prehomogenización

Etapa de molienda y homogenización

Deposito en capas sucesivas horizontales mediante faja telescópica apiladora

Recuperado en forma perpendicular para mezcla uniforme

Caliza transportada por fajas subterráneas La caliza pasa a ser molida en el molino de bolsas o prensa de rodillo

De la cancha de prehomogenización a la etapa de calcinación

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Calcinación del crudo

Precalentamiento en la torre de ciclones y selección de polvos

Aire terciario

Clinkerización del crudo en horno a una temperatura de 1400 ºC mediante aire secundario

Enfriamiento del Clínker para obtener bolas de Clínker hasta una temperatura de 180 ºC mediante aire primario

A silos de almacenamiento de Clínker y yeso.

Molienda de Clínker y yeso para obtener el cemento tipo I

A la Sala de Ensaque

Ensacado de cemento mediante maquinas rotativas manuales y automáticas

A despacho

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CEMENTOS LIMA S.A. PROCESOS INDUSTRIALES I 5. CONTROL DEL PROCESO Y DE CALIDAD Para logra un proceso adecuado todos los puntos de la planta son operados desde un centro de control por PLCs donde se registra el funcionamiento de cada una de las etapas durante las 24 horas del día. Para incrementar el estricto control de calidad se cuenta con los más modernos equipos de control para el análisis como el equipo de fluorescencia de rayos x, que permite tener un preciso y rápido análisis químico de las muestras en los diferentes partes del proceso productivo. Para cumplir con los objetivos de calidad se basan en el Sistema de Gestión de la Calidad, pues, es constante preocupación satisfacer a clientes tanto externos como externos En los laboratorios físicos y químicos se evalúa la calidad según las normas técnicas peruanas e internacionales ASTM que rigen para la industria del cemento, contando con profesionales y técnicos altamente calificados. Este aseguramiento en la calidad de sus productos y la eficacia en el proceso productivo los ha hecho acreedores a la certificación ISO 9002, siendo una prueba de la excelencia del producto y de la eficiencia del equipo humano con el que cuentan. Esta es una carta de presentación que les permite exportar el cemento y el clínker a los mercados potenciales (principalmente EE.UU). 6. SUBSIDIARIAS DE CEMENTOS LIMA Cementos

Lima

cuenta

con

cuatro

subsidiarias

para

sus

labores

complementarias: • Lar Carbón S.A.(100% de propiedad, en febrero de 2003 fue absorbida por Cementos Lima.): inicio sus operaciones en 1990. Esta empresa está encargada de abastecer de combustible sólido a los hornos, reemplazando al petróleo, al ser un recurso más económico. El carboon solido es traido de Colombia. • Depósito Aduanero Conchán S.A. (100% de propiedad) • Generación Eléctrica Atocongo S.A. - GEA (100% de propiedad): viene operando desde 1993, proporcionado energía eléctrica en horas punta. • Inveco / Unicon (60% de propiedad) 27/06/2009

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6. OBSERVACIONES La empresa tiene proyectada una duración de la capacidad instalada de MP por unos 50 años más. Además, de una proyección en incremento de producción de 3,6 millones de toneladas a 5 millones de toneladas al año, esto se busca lograr en base al incremento en la capacidad de los precalentadores (mayor cantidad de ciclones. En la etapa de obtención del Clínker, para accionar los hornos, ya no se utiliza petróleo para la combustión, sino gas natural (además del carbón), que permite tener un ambiente menos contaminante, así como incurrir en menos costos. Los hornos están recubiertos por un material refractario, el cual es el ladrillo, que permite que la flama sea homogénea durante todo el proceso de calcinación. Cualquier problema que surja en el horno como suministro de energía o falla o desgaste de ladrillos refractario generaría un pare completo de la producción con muchas perdidas. Después del llenado del cemento, hay un sobrante de cemento encima de las bolsas, el cual es limpiado o barrido por unas bandas que se encuentran al inicio de las fajas de transporte para el descargue. En la planta de ensaque, existen unos colectores de aire llamados exhaustores que permiten absorber el cemento sobrante que ha caído durante el embolsado del cemento. Dicho cemento recogido es llevado nuevamente a las máquinas rotativas.

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7. CONCLUSIONES La empresa tiene visión hacia el futuro con proyecciones que no lo limitan por su capacidad sino mas bien a seguirse equipando en las etapas que podrían generar mayor productividad. La inserción de gas natural como combustible permite reducir grandemente la contaminación y reducir costos, además de mejorar la calidad en el proceso y obtención del producto. La utilización de ladrillos refractarios es muy buena para la homogeneidad de temperatura dentro del horno, además que su falla o desgaste se puede visualizar rápidamente mediante manchas de color rojo, o bien, los huecos producidos pueden ser llenados por el mismo crudo. El punto crítico de todo el proceso productivo es la etapa de calcinación, específicamente el horno, pues el manejo de las altas temperaturas y su homogeneidad hacen imposible la continuidad del proceso. El sobrante de cemento genera pérdidas que bien pueden ser recuperadas para reutilizarlas. El uso de los exhaustores permite reutilizar el cemento que se ha perdido durante el ensaque, el cual ha caído en la etapa de llenado.

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