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. PROCESO
DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO El
proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales: extracción
y molienda de la materia prima, homogeneización de la materia prima, producción
del clínker y molienda de cemento. La materia prima para la elaboración del cemento
(caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas
y dependiendo de la dureza y ubicación del material, el sistema de explotación
y equipos utilizados varía. Una vez extraída la materia prima es reducida a tamaños
que puedan ser procesados por los molinos de crudo. La etapa de homogeneización
puede ser por vía húmeda o por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes
de aire o agua para mezclar los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de
materia prima es bombeada a balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos
en donde se produce el clínker a temperaturas superiores a los 1500° centígrados.
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 químico es más
eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que eliminar el
agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos son más cortos
y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas temperaturas. El clínker
obtenido, independientemente del proceso utilizado en la etapa de homogeneización,
es luego molido con pequeñas cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.
PROCESO
VÍA HÚMEDA Leyenda: 1 Canteras
2 Trituración Primaria 3
Tamizado 4 Trituración Secundaria
5 Finos 6
Almacenamiento de los Materiales 7
Dosificación 8 Molino 9
Adición de Agua 10 Silos 11
Balsas de Premezclado 12 Chimenea
13 Electro Filtro 14
Horno Rotatorio 15 Enfriador del
Clínker 16 Quemador 17
Depósito de Clínker y Yeso 18 Yeso 19
Dosificación 20 Material Grueso 21
Molino 22 Material Fino 23
Separador de Aire 24 Filtro 25
Silos de Almacenamiento 26 Despacho
27 Despacho a Granel 28
Ensacado 29 Despacho en Sacos 30 Despacho en Barco
PROCESO VIA SECA Leyenda:
1 Canteras 2
Trituradora 3 Patio Materias Primas
y Prehomogeneización 4 Tolva 5
Molino de Crudo 6 Filtro Electroestático
7 Silos de Homogeneización 8
Almacenamiento 9 Torre de Precalentamiento
10 Horno Rotatorio 11
Enfriador 12 Silos de Clínker 13
Molino de Cemento 14 Silo de Cemento
15 Despacho 16
Despacho a Granel 17 Ensacado 18
Despacho en Sacos 19 Muelle Barcos
Fabricación de Cemento Puzolánico
utilizando Catalizador Gasto El
reaprovechamiento de los desechos silíceos aluminosos generados en la unidad de
craqueo catalítico en el proceso de fabricación de cemento puzolánico ocurre en
la etapa de molienda del clinquer, no implicando en la generación de cualquier
tipo de efluente, ya sea para el aire, agua o suelo. Se
nota en el diagrama que la única operación unitaria del procesamiento del desecho
silíceo-aluminoso en cuestión es la molienda, o sea, a través de una simples trituración
ese desecho es transformado en su totalidad en cemento puzolánico. Se refuerza
todavía que con el aprovechamiento del desecho silíceo-aluminoso, no se hace necesaria
la utilización de arcillas y calcáreos, ni el calentamiento de estos materiales
para la formación de clinquer. De esta forma, se economizan recursos naturales
no renovables, como las arcillas, los calcáreos y combustibles. Considerando que
para fabricación de 1 kg de clinger (base para fabricación de cemento puzolánico)
son necesarias 800 Kcal de energía térmica; que los combustibles normalmente utilizados
en la industria de cemento son: el carbón (5.800 kcal/kg) y el aceite (9.300 kcal/kg);
que son introducidas cerca de 8.400 toneladas por año de desechos silíceo-aluminosos
que se transforman en cemento sin necesidad de aplicarse energía térmica, tendremos:
a. una economía equivalente en carbón del orden de 1292,28 t./año; b. una economía
equivalente en aceite en aceite combustible del orden de 722,64 ton/año. Considerando
todavía que con el reaprovechamiento de desecho se evita una quema de esos combustibles
con contenidos de azufre en el orden de 2 a 2,5%, se evitan emisiones de Sox para
la atmósfera: a. en el caso de la quema de carbón del orden de 51,72 t./año; b.
en el caso de la quema de aceite combustible, del orden de 28,80 t./año. Como
todo proceso de utilización de desechos silíceo-aluminoso, desde su descarga hasta
la entrada dentro de la molienda, es hecha en circuito cerrado y con filtros de
remoción de polvo para el aire de transporte. Con eso, las cementeras no son ninguna
agresión al medio ambiente. La composición química de un cemento puzolánico está
en la tabla V. Tabla V Composición
Química del Cemento Puzolánico Cal
58,2 a 65,8% ílice 19,8 a 26,4% Alumina
4,2 a 9,5% Óxido de hierro 2,2 a
4,5% Óxido de Magnesio de ppm a 2,9%
Anídrido sulfúrico 0,2 a 2,2% Álcali
0,2 a 2,8% Resíduos insolubles 0,1
a 1,4% 4. Conclusión
Se evidencia que la alternativa de reaprovechamiento
de esos desechos es más ventajosa pues permite la fabricación de un producto de
elevada importancia social como es el caso del cemento, sin causar impactos al
medio ambiente, introduciendo inclusive una reducción de las emisiones atmosféricas
y economía en la reducción de recursos naturales no renovables. Es la alternativa
que presenta menor impacto al medio ambiente y que mejor se encuadra en las propuestas
de desarrollo sustentables, tónica de la temática ambiental de los años 90. Utilización
de catalizador de craqueo catalítico en la fabricación de cemento FABRICACION
DE HIDROGENO Hidrógeno y desarrollo
energético sostenible Siempre
que tenemos que hablar de hidrógeno nos viene a la memoria el cuento de nuestro
criollísimo escritor Marcos Behemaras, que trata acerca de un hombre que se propuso,
y según él lo logró, almacenar el Sol en laticas para comercializarlo. Esta idea
continuaba así la historia fue duramente criticada por muchos sabios del mundo,
porque resultaba inconcebible para sus paradigmáticas mentes, que el Sol pudiera
ser cortado en trocitos, aliñado o endulzado y enlatado y, mucho menos, que al
abrir el recipiente, pudiera tomarse como refresco. Esta
historia finaliza cuando nuestro hombre, desilusionado por la incredulidad de
muchos y ante el evidente fracaso de su sueño, abrió la latica en donde decía
haber almacenado el Sol y, desde el interior de la misma, ante la mirada incrédula
de los presentes, comenzó a amanecer... El
hidrógeno y su importancia universal El
hidrógeno parece ser el elemento más abundante en el universo. El
análisis de la luz emitida por las estrellas indica que la mayoría de ellas están
predominantemente formadas por hidrógeno; gracias a este hidrógeno del Sol y a
su fusión formando helio, recibimos la energía que hace posible la vida en nuestro
planeta. En la Tierra, el hidrógeno
libre es raro. Se encuentra ocasionalmente en los gases volcánicos y como se deduce
del estudio de las auroras boreales, se hallan indicios de él en las capas más
altas de la atmósfera. Aparece abundantemente
formando combinaciones con otros elementos; en el agua está combinado con el oxígeno
y constituye 11.2% de la masa total; en el carbón y en el petróleo, el
hidrógeno se encuentra en forma de hidrocarburos; las arcillas y algunos otros
minerales contienen cantidades apreciables de este elemento generalmente combinado
con el oxígeno y, finalmente, toda la materia animal y vegetal está constituida
por compuestos químicos de hidrógeno con otros elementos (oxígeno, carbono, nitrógeno,
azufre, etc.) Producción de hidrógeno.
Actualidad y perspectivas La obtención
del hidrógeno a partir de la energía convencional es ampliamente utilizada a nivel
industrial, pero es evidente el alto precio ecológico que ello trae consigo debido
a la emisión intensiva de gases de la combustión que, además de ser nocivos para
los seres vivos, influyen en el calentamiento global de la biosfera como consecuencia
del efecto invernadero artificial y lluvias ácidas. La
descomposición electroquímica del agua o electrólisis se usa extensivamente para
la producción industrial de grandes volúmenes de hidrógeno; consiste en hacer
reaccionar sus iones en electrodos polarizados, utilizando corriente continua,
obteniéndose como resultado en la zona catódica hidrógeno molecular en estado
gaseoso y en la anódica oxígeno en iguales condiciones. El principal problema
de la obtención de hidrógeno a partir de la descomposición electroquímica del
agua es el alto costo energético, por lo que se precisa contar con fuentes primarias
accesibles, de bajo costo y preferiblemente no fósil. Por
ser el hidrógeno un gas de muy poco peso específico, su almacenamiento constituye
un problema con diversas soluciones, donde deben combinarse los métodos según
la utilización final. Los usos del
hidrógeno son muy diversos y en el estado actual del conocimiento adquiere gran
connotación por la posibilidad abierta de utilizarlo como combustible no contaminante. DEL
SOL AL HIDRÓGENO La energía solar
puede ser convertida y acumulada como energía química con la producción de hidrógeno,
por varios métodos: . Fotoelectrolisis:
los electrodos, sumergidos en una solución electrolítica, al recibir la incidencia
de la radiación generan una corriente capaz de descomponer el H2O en H2 y O2.
. Procesos fotoquímicos: La energía de la
radiación solar es absorbida por varios materiales en solución y en consecuencia,
se propician reacciones químicas que producen hidrógeno. .
Descomposición térmica directa: A temperatura de 2 500ºC (4 500ºF)
el agua se descompone en H2 y O2. Para lograr tales temperaturas pueden utilizarse
concentradores solares como fuente suministradora de calor. El problema aquí consiste
en evitar la recombinación del hidrógeno y el oxígeno. .
Ciclos termoquímicos: A temperaturas más bajas que las de descomposición térmica
directa (alrededor de 1 000ºC) se pueden efectuar reacciones químicas reversibles.
Este método es prometedor, pero se encuentra en fase experimental en el presente. .
Electrólisis fotovoltaica: Una celda solar fotovoltaica (FV) convierte la energía
luminosa en electricidad con niveles de tensión específicos. Cuando
las celdas fotovoltaicas se acoplan a un electrolizador, la luz solar puede servir
para producir hidrógeno. La intensidad luminosa del sol no es constante. Por esta
razón, la acumulación es imprescindible para un sistema energético fotovoltaico,
en la que el hidrógeno, como portador energético, puede jugar un papel importante. Energía
eólica: La generación eólica de la electricidad es un método que constituye una
fuente energética importante para las zonas geográficas a las que la Naturaleza
ha dotado de este recurso. Un generador
eólico puede entregar corriente alterna a la red eléctrica, pero, asimismo puede,
con una técnica de acumulación adecuada, (entre otras el hidrógeno) convertirse
en un sistema autónomo explotable en cualquier época del año. Aquí es importante
tener en cuenta la intermitencia media del viento para diseñar el sistema de acumulación
correspondiente. Esquema de variantes
de instalaciones para la generación de hidrógeno a partir de FRE.
- Fuentes energéticas renovables;
- Generación
de hidrógeno por electrólisis de agua;
- Almacenamiento;
- Usos: 1-generador eólico;
2- generador fotovoltaico; 3-
generador hidroelèctrico; 4- acondicionador
de corriente; 5- electrolizador; 6-
separadores de gases 7- depuradores
de gases 8- tanque de almacenamiento
de H2 y O2 9- algunas aplicaciones La
biomasa: Los derivados de productos orgánicos constituyen una fuente directa e
indirecta para la producción de hidrógeno. Fuentes
biológicas: Los microorganismos presentes en el agua la descomponen, al absorber
la luz, liberando hidrógeno en el proceso de su "alimentación". El uso de procesos
similares está presente en tecnologías tales como la síntesis de metanol, metano,
etanol, etc. Combustión de la biomasa:
La obtención de la electricidad en turbogeneradores constituye una práctica industrial
esencial en procesos que generan grandes cantidades de residuales de fibra vegetal,
como en la industria azucarera. La
utilización de los excedentes de la energía eléctrica generada puede ser una fuente
de obtención de hidrógeno con fines de uso en el transporte, cocción de alimentos
y generación de electricidad en horas de alta demanda. Energía
hidroeléctrica: Puede utilizarse de modo similar a como se explica en el párrafo
anterior o para generar hidrógeno directamente con fines de acumulación y transporte.
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