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Información referente a la fabricación del cemento
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1Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
FABRICACION DEL CEMENTO
D.R. Cementos Apasco, S. A. de C. V. 2001-10-25 Todos los Derechos Reservados. Ninguna parte de esta Obra podr reproducirse o transmitirse en cualquier forma, sin el previo consentimiento por escrito de Cementos Apasco, S. A. de C. V.
2Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
INTRODUCCION
3Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Definicin
El cemento es un material finamente molido de color gris verdoso, que al mezclarse con el agua tiene la propiedad defraguar o endurecer.
4Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
5Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Para la construccin de una planta de cemento con una produccin de 1,000,000 de t/ao se requiere de la inversin de alrededor de 120 mio USD.
Para la construccin de una planta de cemento con una produccin de 1,000,000 de t/ao se requiere de la inversin de alrededor de 120 mio USD.
6Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Ubicacin de las plantas cementeras de Holcim Apasco
Apaxco, Mex.Orizaba, Ver.Macuspana, Tab.Ramos Arizpe, Coah.Acapulco, Gro.Tecomn, Col.
7Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Capacidad instalada (Ton/ao)
Planta AcapulcoPlanta Acapulco 500,000500,000
Planta ApaxcoPlanta Apaxco 11800,000800,000
Planta Planta MacuspanaMacuspana 11000,000000,000
Planta OrizabaPlanta Orizaba 11800,000800,000
Planta Ramos ArizpePlanta Ramos Arizpe 22200,000200,000
Planta Planta TecomTecomnn 22500,000500,000
Total:Total: 99800,000800,000
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GENERALIDADES
9Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Breve historia del cemento
En la historia de las civilizaciones, las formas y tcnicas utilizadas en la construccin han tenido siempre gran relevancia
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIMLos Egipcios usaron yeso calcinado para construir
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Trabajos de concreto en el viejo Egipto
Es en el Mural de Thebas en donde se encontr la primera
ilustracin de uso de un
material aglutinante
Mortero con hecho con cal Aplicacin: Mampostera
(pega de bloques de roca)
Mural de Thebas 1,950 aos aC
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Los griegos y los romanos emplearon un cemento de caliza calcinada y puzolana
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Concreto romano
Estaba hecho de ladrillos quebrados incrustados en un mortero de cal puzolnico. El endurecimiento se produca por una prolongada reaccin qumica entre estos componentes en presencia del agua.
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Concreto romano
Los romanos copian de los griegos el arte de hacer concreto.
Cerca de Pozzuoli (Italia) encuentran una arena color rosada la combinan con la cal y descubren el cemento puzolnico natural
La combinacin de la ceniza volcnica (silica y almina) con la cal revolucion la obras de ingeniera civil durante 400 aos.
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Concreto ingls
John Smeaton, ingeniero de Leeds, investigmorteros y concretos ms resistentes para
construir el faro de Plymouth en 1756.
Combin arcilla y cal sometidas a calor y las mezcl con puzolana italiana de Civitaveccia.
Smeaton produjo el primer cemento y concreto de calidad despus de la cada del
Imperio Romano.
La construccin la hizo con bloques machihembrados y pegados con cemento.
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Nacimiento del cemento Portland
Joseph Aspdin fue el primero en conseguir un resultado positivo de sus investigaciones sobre el cemento al calcinar a una temperatura elevada una mezcla bien dosificada de piedra caliza y arcilla, logrando un excelente aglomerante con propiedades hidrulicas, al que denomin Cemento Portland, por su aspecto semejante a la piedra de Portland, condado de York, en Inglaterra.
De este modo, el De este modo, el 21 de octubre de 182421 de octubre de 1824 nacinaci el el cemento Portland cemento Portland (PATENTE).(PATENTE).
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Fabricacin del cemento
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Diagrama del proceso de fabricacinPROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTOPROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO
GRANEL
DESPACHO
CLINKER
SILO
12000 T
CLINKER
SILO
12000 T
SILO150 T
E
SILO 55 T
HIERRO5000
CORRECTIVOS
SILOCRUDO3100 T
SILO240 T
PRECALENTADOR
HORNOCLINKER 3000T/DENFRIADOR
MOLINO CEMENTO180 T / H
TRITURADORA400 - 600 T / h
(2) 20000
CALIZA ALTA120000
ENVASADO
YESO
(2) 300 T / H (2) 2500 S/H 125 T / H
PREHOMOGENIZACION
CORRECTIVOS
FF CC FF CC
ANALIZADORDE NEUTRONES
PRENSA DERODILLOS
SILO115 T
MOLINOCRUDO
230 T / H
SILO150 T
C
SILO150 T
Y
LUTITA120000
CALIZA BAJA5000
CALIZA 2000
YESO2000
ESCORIA2000
CEMENT0SILO
5000 T
CEMENT0SILO
5000 T
1000
2000 3000
4000
6000
5000
PALLETIZADO100 T/ H
COLECTOR
COLECTOR
COLECTOR
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Geologa
La Geologa es fundamental para el estudio de factibilidad de una fbrica de cemento, ya que permite conocer la calidad, cantidad, ubicacin y disponibilidad de los diferentes tipos de materias primas existentes en la cantera.
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Materias primas
Las materias primas principales para la fabricacin del cemento son:
Caliza (80% aproximadamente)Caliza (80% aproximadamente)
Arcilla (20% aproximadamente)Arcilla (20% aproximadamente)
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Materias primas
Las cuales son explotadas en la cantera y trituradas para reducir su tamao desde 1m3hasta 10 cm de dimetro como mximo.
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Equipo requerido en la cantera
Palas mecnicas Camiones Traxcavos Perforadoras Bulldozer
Palas mecnicas Camiones Traxcavos Perforadoras Bulldozer
CAMION
PERFORADORA
TRAXCAVOEDIFICIO DE
TRITURACION
PERFORADORA
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Trituracin
Salen piedras menores a 7.5 cm de dimetroCapacidad del triturador:
Aprox. 600 ton/h
Trituradora dedoble impacto
Entran piedras mayores de aprox. 1 m de dimetro
OBJETIVO: Reducir el tamao de las piedras para lograr una mejor dosificacin
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Control de la composicin de la mezcla
Las materias primas extradas de la cantera son analizadas a travs de un equipo radioactivo. Esta informacin es captada en una computadora instalada en el laboratorio de control de calidad de la planta.
Gracias a este equipo se puede conocer en forma inmediata la composicin qumica de las materias primas que entran al patio de prehomogeneizacin, con lo cual se minimizan las fluctuaciones de calidad de la pila.
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Prehomogeneizacin
La materia prima proveniente de la cantera es almacenada y prehomogeneizada en un patio techado donde se forman 2 pilas de 20 mil ton. de capacidad cada una.
El material es transportado por bandas y almacenado con ayuda de un apilador que coloca el material en capas a todo lo largo de la pila, logrando as una previa homogeneizacin.
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Reclamo
Una vez formada la pila de materia prima, esta es reclamada es decir recolectada en forma transversal por el reclamador a fin de continuar con la prehomogeneizacin.
Al material que sale del reclamo se le adicionan los correctivos necesarios en la proporcin que dicte el laboratorio de control de calidad de la planta.
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Correctivos
Como materias primas tambin se utilizan los llamados correctivos que son materiales de alta concentracin utilizados para corregir, la falta de stos en la mezcla cruda.
Caliza alto grado para Caliza alto grado para corregir Carbonatocorregir Carbonato
Cuarzo para corregir Cuarzo para corregir SSlicelice
Bauxita para corregir Bauxita para corregir AluminioAluminio
Mineral de hierro para Mineral de hierro para corregir fierro.corregir fierro.
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Molienda del crudo
La molienda de crudo se realiza para producir un material homogneo en composicin qumica y finura para facilitar la calcinacin.
La molienda de crudo se lleva a cabo en un molino de rodillos, triturando el material de 10 cm de dimetro como mximo hasta una finura semejante a la del talco.
El material que alcanza dentro del molino la finura deseada, es transportado al silo de crudo donde se realiza una ultima homogeneizacin.
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Molienda del crudo
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Calcinacin de la harina cruda
La etapa de calcinacin se compone de tres equipos principales:
Precalentador Horno Enfriador
PRECALENTADOR
HORNO
ENFRIADOR
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Calcinacin de la harina cruda
Precalentador
50 - 600 C, eliminacin de agua de cristalizacin y de
composicin.
600 - 900 C, descarbonatacin
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Precalentador
ALIMENTACION DE CRUDO
ETAPA I350-380C
ETAPA II530-550 C
ETAPA III 690-720 C
ETAPA IV850-1000 C
CALCINADOR
AIRE SECUNDARIO
HORNO ROTATORIO
FLUJO DE MATERIALFLUJO DE MATERIALFLUJO DE MATERIAL
FLUJO DE GASESFLUJO DE GASESFLUJO DE GASES
GAS DE ESCAPE350-380 C
GAS DEL HORNO1100-1200 C
DESDEENFRIADORDE CLINKER
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Precalentador
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Horno
CORAZA DEL HORNOMATERIALDESDE ELPRECALENTADOR
REFRACTARIO
CALCINACION1000-1100
SINTERIZACION1250
CLINKERIZACION1450
ENFRIADO1300-1240
CLINKER
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Aire secundario
Horno
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Enfriamiento del clinker
AIRE DE ENFRIAMIENTOSUMINISTRADO PORVENTILADORES
CLINKER A 1250 GRADOS C.
CLINKER A120 GRADOS
PLACAS PERFORADASMOVILES QUE PERMITENEL PASO DE AIRE HACIA EL CLINKER
GASES CALIENTES DESPUES DEL INTERCAMBIO DE TEMPERATURA
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Enfriamiento del clinker
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Molienda de cemento
Una vez obtenido el clnker que es la materia prima principal para obtener el cemento, ste se muele conjuntamente con las adiciones minerales en las proporciones adecuadas para fabricar los diferentes tipos de cementos de acuerdo a las normas.
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Molino de cemento
Este molino es conocido como molino de bolas ya que en su interior se encuentran bolas de acero de diferentes tamaos, las cuales por impacto y por friccin muelen el clnker + aditivos hasta lograr la finura deseada dando como resultado el producto final (EL CEMENTO).
Efecto cascada
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Adiciones minerales
Para mejorar las propiedades finales del cemento se usan otras adiciones minerales como materias primas:
Yeso o anhidrita, para regular el Yeso o anhidrita, para regular el fraguado del cementofraguado del cemento
Puzolanas naturales, escorias de alto Puzolanas naturales, escorias de alto horno y/o cenizas volantes, para producir horno y/o cenizas volantes, para producir cementos compuestoscementos compuestos
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Complementos Cementantes
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Definicin
Son materiales que desarrollan caractersticas cementantes, como la puzolana natural, escoria, humo de slice, ceniza volante o ceniza de cscara de arroz, que se pueden emplear como constituyentes del cemento o del
concreto.
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Generalidades
Los complementos cementantes fijan el Ca (OH)2 conviertindolo en silicato de calcio hidratado(SCH).
En trminos generales, los complementos cementantes mejoran la trabajabilidad, densidad y durabilidad del concreto. Generan menor calor de hidratacin
(aproximadamente 50% del generado por el cemento portland.
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Puzolana natural
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Escoria granulada de alto horno
Proporciona mayor resistencia a los sulfatos y agua de mar.
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Ceniza volante
Clase C Clase F
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Ceniza volante
Clase C: Adems de poseer propiedades puzolnicas, tiene propiedades hidrulicas latentes (cementantes)
y presenta un CaO del 10 al 30%.
Clase F: Tiene un contenido de CaO menor del 10%.Tiene propiedades puzolnicas.
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Ceniza volante
GENERACION
(Centrales termoelctricas que consumen carbn)
Almacenamiento de la ceniza volante
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Ceniza volante
Vista microscpica de la ceniza volante
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Microslice
Tiene una finura de unas 60 A 100 veces menor que el cemento.
Su limitacin de empleo se debe a su costo ya que ste es del orden de 7 a 9 veces mayor al del cemento.
Estructura de la microslica
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CalizaCalizaArcillaArcilla
Mineral de FierroMineral de Fierro
Yeso o anhidritaYeso o anhidrita
ClinkerClinker
Cemento PortlandCemento Portland
Harina crudaHarina cruda
Complementocementante
Complementocementante
Cemento Portland Compuesto
Cemento Portland Compuesto
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Almacenamiento
En la planta cementera el cemento es almacenado en silos.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Envasado
Para el envasado se cuenta con una envasadora y una paletizadora, lo que agiliza la carga a furgones de ferrocarril o a camiones.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Despacho
A granel
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Despacho
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Control de Calidad
En cada planta del grupo existe un departamento de control de calidad, el cual se encarga de verificar la calidad de cada una de las materias primas que intervendrn en el proceso de produccin del cemento, as como la calidad del producto terminado.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
El Departamento de control de calidad para realizar sus actividades cuenta con:
Salas de preparacin de muestras Anlisis qumicos Anlisis fsicos Rayos X Equipos analticos sofisticados.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Certificaciones obtenidas
Actualmente, las 6 plantas cuentan con la
certificacin ISO 9001
versin 2000, la cual es
otorgada a las
empresas que
demuestran que
trabajan con un sistema
de calidad.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Certificaciones obtenidas
Desde el ao pasado (2004), las 6 plantas cuentan con la certificacin ISO 14000, otorgada a las empresas que demuestran tener un control estricto en lo referente al impacto ambiental, lo cual es congruente con nuestra poltica de desarrollo sustentable.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Certificaciones obtenidas
En particular, la planta de Macuspana es la nica planta cementera en el pas que cuenta con la certificacin de PEMEX y del American Petroleum Institutepara la produccin de un cemento especial para la cementacin de pozos petroleros, debido a que es el nico proveedor confiable en Mxico en la produccin de este cemento.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
COMPOSICION QUIMICA DEL CEMENTO
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Composicin qumica del cemento
El cemento Portland es la mezcla de varios compuestos, los cuales se forman por reacciones qumicas dentro del horno. Los 4 compuestos principales son : C3S, C2S, C3A y
C4AF, en donde:
C = Calcio (Ca) S = Silicio (Si) A = Aluminio (Al) F = Fierro (Fe)
HORNOCLINKER 3000T/D
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Nombres de los compuestos y su comportamiento en el cemento:
Silicato triclcico: Es el que aporta las resistenciasIniciales principalmente; en menor medida las resistencias finales. Es el compuesto ms abundante.
Silicato Silicato trictriclcicolcico: Es el que aporta las resistencias: Es el que aporta las resistenciasIniciales principalmente; en menor medida las Iniciales principalmente; en menor medida las resistencias finales. Es el compuesto mresistencias finales. Es el compuesto ms abundante.s abundante.
C3S
Silicato diclcico: Aporta las resistencias a largo plazoy es el segundo compuesto en volumen.
Silicato Silicato dicdiclcicolcico: Aporta las resistencias a largo plazo: Aporta las resistencias a largo plazoy es el segundo compuesto en volumen.y es el segundo compuesto en volumen.C2S
Aluminato triclcico: Importante para el tiempo de fraguado y para el desarrollo de la resistencia inicial. Compuesto que genera la mayor cantidad de problemasde calor y de durabilidad.
Aluminato Aluminato trictriclcicolcico: Importante para el tiempo de : Importante para el tiempo de fraguado y para el desarrollo de la resistencia inicial. fraguado y para el desarrollo de la resistencia inicial. Compuesto que genera la mayor cantidad de problemasCompuesto que genera la mayor cantidad de problemasde calor y de durabilidad. de calor y de durabilidad.
C3A
Ferro aluminato tetraclcico: Compuesto poco Reactivo y casi no contribuye a la resistencia.
Ferro aluminato Ferro aluminato tetractetraclcicolcico:: Compuesto poco Compuesto poco Reactivo y casi no contribuye a la resistencia.Reactivo y casi no contribuye a la resistencia.C4AF
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Principales problemas del cemento inherentes al proceso de fabricacin
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Principales problemas del cemento
Oxido de magnesio: En exceso, produce expansiones.
Alcalis (Na2O y K2O): Son elementos indeseables - pero inevitables - en el
cemento.
En exceso (>0.60%), con agregados reactivos y ambiente de alta humedad puede provocar la reaccin lcali-agregado en el concreto.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Principales problemas del cemento
Cal Libre:La cal es el material mayoritario en la composicin del
cemento
Es una cierta cantidad de xido de calcio que queda sin combinarse en el horno (por deficiencia de coccin).
En exceso (>3%), puede provocar expansiones en la pasta de cemento.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Principales problemas del cemento
Color del cementoContenido de clinker
Tipo de adiciones
Oxido Frrico contenido en las materias primas
El mineral de hierro empleado como fundente
El color del cemento no es un indicativo de la calidad del mismo.
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
Principales problemas del cemento
Fraguado FalsoEl fraguado falso se origina por la deshidratacin del
yeso durante su molienda con el clinker cuando ste tiene
una temperatura superior a los 120C.
El yeso se encuentra inestable y al entrar en contacto
con el agua se produce una rigidizacin relmpago
El fraguado falso no afecta ninguna propiedad ni la calidad del concreto o mortero.
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PREGUNTAS
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Tema: Fabricacin del Cemento 10.11.2005/CIM
DefinicinCapacidad instalada (Ton/ao)Diagrama del proceso de fabricacinGeologaMaterias primasMaterias primasEquipo requerido en la canteraOBJETIVO: Reducir el tamao de las piedras para lograr una mejor dosificacinPrehomogeneizacinReclamoCorrectivosMolienda del crudoMolienda del crudoCalcinacin de la harina crudaCalcinacin de la harina crudaMolienda de cementoMolino de cementoAdiciones mineralesAlmacenamientoEnvasadoDespachoDespachoControl de CalidadCertificaciones obtenidasCertificaciones obtenidasCertificaciones obtenidasComposicin qumica del cemento