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Soluciones para el manejo del cemento

Acerca de la industria del cemento

El cemento, un componente fundamental del hormigón, es la columna vertebral de las infraestructuras modernas. Sin embargo, su producción es uno de los procesos industriales que más carbono emite, ya que contribuye con aproximadamente 71 TP3T a las emisiones globales de dióxido de carbono (CO₂). Para mitigar este impacto medioambiental, la industria cementera está explorando combustibles alternativos y tecnologías innovadoras que equilibren la eficiencia de la producción con la sostenibilidad, al tiempo que mantienen la integridad química necesaria para obtener un cemento de alta calidad.

El proceso de fabricación del cemento

La producción de cemento implica varios pasos complejos, cada uno de los cuales contribuye a su funcionalidad como agente aglutinante. El proceso comienza con la selección de las materias primas, normalmente piedra caliza (CaCO₃), arcilla (Al₂Si₂O₅(OH)₄) y sílice (SiO₂). Estas se combinan y se introducen en un horno rotatorio, donde se calientan a temperaturas superiores a 1400 °C.

Este intenso calor inicia una serie de reacciones endotérmicas y exotérmicas. La descomposición de la piedra caliza libera óxido de calcio (CaO) y dióxido de carbono (CO₂) a través de la calcinación:

CaCO3 → calor → CaO + CO2

Al mismo tiempo, la arcilla sufre deshidratación y cambios estructurales, aportando óxidos de silicio (Si) y aluminio (Al) a la mezcla. Estos óxidos reaccionan con el óxido de calcio para formar silicato tricálcico (Ca₃SiO₅) y silicato dicálcico (Ca₂SiO₄), los compuestos principales del clínker de cemento. Una vez enfriado, el clínker se muele hasta convertirlo en un polvo fino y se mezcla con yeso (CaSO₄·2H₂O) para controlar el tiempo de fraguado.

La huella de carbono de la producción de cemento

Las emisiones asociadas a la fabricación de cemento pueden dividirse en dos fuentes principales:

1. Emisiones de combustible: Aproximadamente 401 TP3T de emisiones de CO₂ provienen de la combustión de combustibles, normalmente carbón (C), coque de petróleo o gas natural (CH₄), necesarios para alcanzar las temperaturas requeridas en los hornos. Estos combustibles liberan cantidades significativas de dióxido de carbono (CO₂) y otros gases de efecto invernadero durante la combustión.

2. Emisiones del proceso: Las 60% restantes de emisiones son inherentes a la reacción de calcinación, en la que el CaCO₃ se descompone en CaO y CO₂. Estas emisiones son inevitables sin cambios fundamentales en el proceso químico.

Combustibles alternativos: reducción de emisiones en el funcionamiento de los hornos

Para hacer frente a las emisiones relacionadas con el combustible, la industria cementera está incorporando cada vez más combustibles alternativos, tales como:

● Biomasa: materiales orgánicos como astillas de madera, residuos agrícolas o biocombustibles derivados de algas, que son ricos en carbono (C), pero se consideran neutros en carbono, ya que reciclan el CO₂ atmosférico absorbido durante su crecimiento.

● Combustibles derivados de residuos (CDR): componentes combustibles de los residuos sólidos urbanos, incluidos los plásticos (C₂H₄) y el papel, que reducen el uso de los vertederos y proporcionan un alto poder calorífico.

● Hidrógeno (H₂): un combustible limpio que solo produce agua (H₂O) como subproducto y que podría sustituir por completo a los combustibles tradicionales basados en el carbono. Estas alternativas no solo reducen el consumo de combustibles fósiles, sino que también se ajustan a los principios de la economía circular al utilizar los productos de desecho de manera eficaz.

Innovaciones en cemento con bajas emisiones de carbono:

LC3 Cemento de arcilla calcinada y piedra caliza (LC3) representa un gran avance en la reducción de las emisiones relacionadas con el proceso. Al sustituir una parte del clínker por arcilla calcinada (CaAl₂O₅) y piedra caliza finamente molida, el LC3 logra una reducción significativa de las emisiones de CO₂. La calcinación de la arcilla se produce a temperaturas más bajas (800-900 °C) que la producción tradicional de clínker, lo que minimiza la demanda de energía y las emisiones asociadas. Además, la reacción sinérgica entre la arcilla calcinada y la piedra caliza mejora la reactividad del cemento, lo que permite la producción de materiales de alto rendimiento con un menor impacto medioambiental.

Captura y almacenamiento de carbono (CAC)

Una solución a más largo plazo para las emisiones de los procesos reside en la implementación de tecnologías de captura y almacenamiento de carbono (CAC). Los sistemas de postcombustión capturan el CO₂ de los gases de combustión de los hornos utilizando solventes a base de aminas o adsorbentes sólidos. El CO₂ capturado puede entonces comprimirse y secuestrarse en formaciones geológicas o utilizarse en otros procesos industriales, como la producción de combustibles sintéticos o carbonatos.

Un futuro sostenible para el cemento

La integración de combustibles alternativos, la adopción de LC3 y los avances en CCS posicionan a la industria del cemento como un actor fundamental en los esfuerzos globales de descarbonización. Al combinar química de vanguardia, innovación en los procesos y prácticas sostenibles, la industria puede seguir satisfaciendo las demandas de desarrollo de infraestructuras y, al mismo tiempo, reducir significativamente su impacto medioambiental. Este equilibrio entre productividad y sostenibilidad subraya el potencial transformador de la ciencia y la tecnología para remodelar una de las industrias más esenciales del mundo.

Producción de concreto: una perspectiva científica y sostenible

El concreto, uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo, es una sustancia compuesta formada por varios ingredientes cuidadosamente equilibrados. El cemento, un agente aglutinante fundamental, solo representa entre el 71 % y el 15 % del total de la mezcla. La mayor parte de la fórmula del concreto consiste en arena, grava (agregados finos y gruesos) y agua, con aditivos opcionales para mejorar sus propiedades.

La composición del concreto

La formulación del concreto comienza con sus componentes principales:

  • Cemento: El agente aglutinante, derivado de óxido de calcio (CaO) y dióxido de silicio (SiO₂), desempeña un papel crucial en el proceso de endurecimiento a través de reacciones de hidratación.
  • Agregados: La arena fina (SiO₂) y la grava gruesa contribuyen al volumen y la resistencia mecánica del material.
  • Agua (H₂O): Inicia las reacciones químicas que forman compuestos de cemento hidratado, tales como hidrato de silicato de calcio (C-S-H), lo que le confiere al concreto su integridad estructural.


En la producción moderna de concreto, la inclusión de aditivos y cementación complementaria materiales (SCM) se está volviendo cada vez más común.

Aditivos: mejora del rendimiento del concreto

Los aditivos son productos químicos especializados que se añaden a la mezcla de concreto para modificar su comportamiento durante y después del proceso de fraguado. Entre ellos se incluyen:

  • Agentes incorporadores de aire: Introducir microburbujas de aire, mejorando la resistencia al congelamiento-descongelamiento.
  • Superplastificantes: Mejora la fluidez y reduce el contenido de agua sin comprometer la resistencia.
  • Modificadores de viscosidad: Controle la extensión y la cohesión de la mezcla para lograr precisión en las aplicaciones.
  • Establecer retardadores o aceleradores: Ajuste el tiempo de curado para que se adapte a los requisitos del proyecto.


Al adaptar estas propiedades, el concreto se puede optimizar para necesidades de construcción específicas, desde edificios de gran altura hasta estructuras submarinas.

Materiales cementantes complementarios (SCM): un enfoque de economía circular

Los SCM, como ceniza volante (rico en silicio (Si) y aluminio (Al) óxidos), escoria de la producción de acero (silicato de calcio, CaSiO₃), y humo de sílice (SiO₂ amorfo), son subproductos industriales que se incorporan a la mezcla de concreto. Estos materiales sustituyen a una parte del cemento, reduciendo el consumo total de este. CO₂ asociadas a su producción.

Las ventajas de utilizar SCM incluyen:

  1. Desviación de residuos industriales de los vertederos, minimizando el impacto ambiental.
  2. Mejora de la durabilidad: Los SCM contribuyen a obtener un concreto más denso con mayor resistencia a los ataques químicos.
  3. Reducción de costos mediante la reutilización de subproductos fácilmente disponibles. Esta práctica se ajusta a los principios de la economía circular, ya que maximiza el valor del ciclo de vida de los flujos de residuos industriales.

Materias primas: abundantes y esenciales

Los ingredientes básicos del cemento y el hormigón —caliza, arcilla, arena y agua— se encuentran entre los recursos naturales más abundantes de la Tierra. La caliza (CaCO₃), la principal fuente de calcio en el cemento, se extrae de vastos depósitos geológicos. La arcilla (Al₂Si₂O₅(OH)₄) aporta óxidos de aluminio y silicio esenciales para la formación del clínker. Los agregados como la arena (SiO₂) y la grava aportan volumen y resistencia mecánica, mientras que el agua es fundamental para las reacciones químicas que impulsan la hidratación del cemento.

A pesar de su abundancia, las prácticas de abastecimiento sostenible son esenciales para minimizar la alteración ecológica, conservar la biodiversidad y mantener la disponibilidad de recursos para las generaciones futuras. Además, un proceso de fabricación eficaz y con un propósito definido es clave para la mejora de la industria del cemento. En WTW Americas, nos comprometemos a servir a nuestros clientes con los equipos más confiables, sostenibles y eficientes para garantizar un rendimiento óptimo en su producción.

Experiencia en el sector de WTW Américas

WTW Americas cuenta con una amplia experiencia e instalaciones en la industria del cemento. Algunas de nuestras referencias incluyen National Cement, Lehigh Cement, St. Mary’s Cement, Holcim LaFarge, Giant Cement, Tanga Cement, Lagan Cement, Heidelberg Materials, entre muchas otras. Con presencia global e instalaciones en plantas cementeras de todo el mundo, nuestros equipos descargan para proporcionar un flujo masivo y un suministro constante de material, optimizando la eficiencia del proceso y reduciendo las interrupciones operativas.

En WTW Americas, nos especializamos en materiales pegajosos, húmedos y abrasivos, y nos comprometemos a proporcionar soluciones sólidas a nuestros clientes, que garantizan una manipulación y un flujo de materiales sin problemas a lo largo de todo el proceso de producción.

Recepción de materiales

Al inicio del proceso de cementación, WTW Americas Máquina descargadora de camiones (TDM) Es la máquina ideal para recibir materias primas como arcilla, piedra caliza, arena, clinker, bauxita, yeso, sílice, pizarra, hierro y mucho más. La TDM está diseñada específicamente para acelerar la descarga de materiales en una planta de procesamiento, sin necesidad de costosas excavaciones y con un mínimo de obras civiles. La instalación de descarga completa puede recibir material a granel de camiones, cargadoras frontales, barcazas y vagones. La TDM acepta una carga completa de material de un camión y puede descargar de 0 a 1200 t/h a velocidades constantes o variables. Nuestra máquina de descarga de camiones también puede recibir combustibles alternativos, residuos sólidos urbanos, combustible derivado de residuos y carbón almacenado, entre otros materiales a granel.

Transporte, descarga, alimentación y distribución a prueba de polvo

Dependiendo del tipo de material recibido al inicio de un proceso, existen múltiples equipos de WTW Americas que sirven para alimentar el siguiente paso en su proceso.

En el caso de recibir arcilla, piedra caliza y otros materiales extraídos de canteras, la máquina de descarga de silos (SDM) y la máquina de descarga de tolvas (BDM) de WTW son opciones adecuadas para almacenar materiales a granel.

WTW  Máquina de descarga de silos (SDM) es el sistema de descarga más versátil y flexible. Disponible en tamaños de 1.5 a 6 metros de diámetro y capacidades de hasta 1,000 t/h, el SDM de WTW es nuestra instalación más solicitada. La unidad de descarga central puede extraer material húmedo, caliente, cohesivo, pesado, a granel almacenado o acumulado en contenedores o silos, y puede alimentarse directamente desde nuestra máquina de descarga de camiones. El brazo de descarga giratorio transporta el material a granel hacia la abertura en el centro del piso y lo descarga a través de esta abertura. Para evitar que el material a granel salga de manera descontrolada, la abertura de descarga está cubierta por un cono interior. El brazo de descarga pasa por debajo del cono interior y activa todo el fondo del silo durante la operación de descarga.

Una revolución de este brazo especialmente curvado y perfilado extrae un disco uniforme de material del silo. Esto mantiene la columna de material a granel en movimiento y conserva su capacidad de flujo, evitando la solidificación del material a granel con el paso del tiempo y el riesgo de formación de puentes y cavidades dentro del silo.

 WTW Máquina descargadora de búnker (BDM) es otro mecanismo para liberar materiales a granel difíciles de manejar de silos, tolvas, depósitos, contenedores, pilas de almacenamiento y almacenes tipo cúpula. La máquina de descarga de tolvas puede desplazarse para recuperar material de pilas de almacenamiento largas o tolvas y expulsarlo a lo largo de la plataforma de la tolva hacia una cinta transportadora de recolección. Se emplea con frecuencia en el transporte de piedra caliza, yeso FGD, clinker, mineral de hierro, aditivos, cemento o residuos. Durante la descarga, la máquina de descarga de tolvas se desplaza sobre rieles con su rueda de descarga giratoria en dirección alterna sobre la plataforma de la tolva y transporta el material a granel fuera de la tolva a un sistema de transporte situado debajo de la máquina. Aunque normalmente se utiliza una cinta transportadora, también se han utilizado transportadores de cadena debajo de la máquina. Con tasas de recuperación de 10 a 2500 t/h, la máquina de descarga de tolvas de WTW tiene la capacidad de recuperar materiales de pilas de almacenamiento masivas, silos de diámetros extremadamente grandes, tolvas de rango libre y tolvas longitudinales.

Nuestros dos SDM y BDM son la opción ideal para descargar, almacenar y distribuir a lo largo del proceso de fabricación del cemento.

Transporte a lo largo del proceso de fabricación del cemento

Durante el transporte a lo largo del proceso de fabricación del cemento, uno de los riesgos más importantes a tener en cuenta es la segregación del concreto, que se produce cuando los componentes individuales del concreto comienzan a separarse. Los incendios, las explosiones y la exposición al polvo de cemento también suponen un alto riesgo en la industria. WTW América  Transportadores de cadena TKF Mitiga el riesgo de separación, incendio, exposición al polvo y explosión con transportadores herméticos, a prueba de explosiones e impermeables. Se utilizan para distribuir, descargar y transportar material en casi todas las direcciones y orientaciones, y se emplean con frecuencia para mover productos que normalmente no se transportarían en cintas transportadoras.

Estándar o diseñados específicamente, WTW Americas Transportadores de cadena TKF Son autolimpiables, pueden funcionar en horizontal, en inclinación e incluso en vertical, con anchos de entre 0,25 y 2,6 metros. Nuestras soluciones de transportadores de cadena han sido sometidas a rigurosas pruebas para garantizar su buen funcionamiento una vez instaladas en el campo.

The combination of the chain material, the method of manufacturing the links, the yield strength, hardening of the chain as well as the material of the fastening equipment such as bolts, pins and the tolerances transform our chain into a long-lasting trouble-free system. All connectors and pins are made of high-quality alloy steel that is subjected to special treatments to enhance their duration and resistance to wear and tear.

Sticky, hot (up to 750 ºC), abrasive materials such as synthetic gypsum, sludge, or clinker are easily conveyed from 0 to 1,000 t/h. Our single strand and double strand German engineered chain conveyors are a reliable means of transporting and distributing material from one or more stages of a process to the next.

Finished Product Loading

By integrating WTW Americas’ advanced conveyor, discharge, and handling systems, cement producers can achieve a high level of process reliability, ensuring uninterrupted production and contributing to overall energy efficiency in the highly demanding cement manufacturing process. All our equipment can be modified to meet specific industry needs.

Para obtener más información sobre nuestros equipos, visite nuestro sitio web. página de equipos.

Más información

To learn more about WTW Americas equipment and experience in the Cement Industry email info@wtwamericas.com o llame al +1705-749-3544.

Contáctenos

Correo electrónico
info@wtwamericas.com

Teléfono
705-749-3544

Dirección
159 King St., Suite 208
Peterborough, Ontario, Canadá
K9J 7H7

WTW Americas se especializa en el manejo de materiales a granel pegajosos, húmedos, calientes (hasta 750 °C), abrasivos y que no fluyen libremente.

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