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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA

DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA

NCLEO NUEVA ESPRTA

NORMA VENEZOLANA: COVENIN 28-93 DEL

CEMENTO PORTLAND

Realizado Por:

Guevara, Marcos

CI: 19.896.967

Juangriego, 02 de Diciembre de 2014.

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NDICE GENERAL

INTRODUCCIN ...................................................................................................... 3

QUE ES EL CEMENTO PORTLAND ..................................................................... 4

TIPOS DE CEMENTO .............................................................................................. 4

Cemento Portland Gris Tipo I .......................................................................... 4

Cemento Portland Gris Tipo II ........................................................................ 6

Cemento Portland Gris Tipo III ....................................................................... 7

Cemento Portland tipo IV ............................................................................... 9

Cemento portland Tipo V ............................................................................. 10

COMPOSICIN QUMICA DEL CEMENTO. .................................................... 11

COMO SE PRODUCE EL CEMENTO PORTLAND EN LAS FBRICAS DE

INVECEM ................................................................................................................. 16

CONCLUSIN .......................................................................................................... 18

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS .................................................................... 19

ANEXOS .................................................................................................................... 20

Anexo A ..................................................................................................... 21

Anexo B ..................................................................................................... 21

Anexo C ..................................................................................................... 22

Anexo D. .................................................................................................... 22

Anexo E ...................................................................................................... 23

Anexo F ...................................................................................................... 23

Anexo G ..................................................................................................... 24

Anexo H ..................................................................................................... 24

3

INTRODUCCIN

En la actualidad casi toda la produccin de los diferentes tipos de estructuras

utiliza para su construccin el cemento ya que esta es una de las materias primas de

construccin ms populares y hoy en da ms indispensables. Prcticamente no hay

obra alguna que se pueda emprender sin su concurso. Es por excelencia el pegante

ms barato y ms verstil, y sus propiedades fsicas y mecnicas son aprovechadas en

multitud de usos. Adems, como ya se ha visto, es el elemento activo en una mezcla

de concreto o de mortero.

El objeto de este trabajo es entonces, iniciar el estudio de los materiales que

constituyen el concreto, ms especficamente con el cemento Portland. Para tal efecto

se describir el proceso de fabricacin y que empresas lo producen y distribuyen en

Venezuela, adems se estudiarn sus propiedades qumicas, haciendo nfasis en las

especificaciones que debe cumplir segn las Normas Covenin 28-93 y finalmente se

indicarn algunos procedimientos recomendados paro su control y elaboracin.

4

QUE ES EL CEMENTO PORTLAND

Segn Ortuo (2006), El cemento portland es el:

Aglomerante hidrulico de mayor importancia, a pesar de que se le conoce desde hace poco ms de 150 aos.

Debe su nombre el cemento portland a su color gris verdoso, parecido al

de las rocas del acantilado de la localidad inglesa de Portland.

En esencia, se obtiene el cemento portland por coccin a 1500 C de

mezclas de caliza con arcilla en proporcin adecuada y finamente

pulverizadas. El producto cocido es una especie de escoria ("clnquer")

que despus de fro se muele con pequeas adiciones de yeso (regulador

de la velocidad del fraguado) para dar el cemento. (p. 195).

Por lo que se puede decir que este cemento es llamado as puesto que tiene un

parecido con una piedra natural que se encuentra en Inglaterra, precisamente en

Portland, se le denomina aglomerante hidrulico ya que es capaz de desarrollar todas

sus propiedades en presencia del agua como son el Fraguado y Endurecimiento.

TIPOS DE CEMENTO

En Venezuela hay dos fbricas que elaboran los cementos Portland tipo I, II, III,

IV, IV. Siendo Venezolana de Cementos S.A.C.A la que elabora en sacos de 42Kg de

los primeros tres (3) tipos de cemento portland e Industrias Venezolana de Cemento

(INVECEM) elabora por pedidos de camiones de prefabricados los tipos IV y V,

aunque esta misma fabrica elabora cementos Gris tipo I en saco de 42Kg.

Cemento Portland Gris Tipo I

El cemento gris Portland tipo I, es indicado para el uso en construcciones

generales de concreto, cuando no se requieran las propiedades especiales de los otros

tipos de cemento. Venezolana de Cementos S.A.C.A. fabrica este cemento desde

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1945 en sus cuatro plantas, ubicadas en Barquisimeto, Maracaibo, Guayana y el

Complejo Cementero de Pertigalete en el estado Anzotegui. Este producto cumple

con las especificaciones de la norma Covenin 28.

Propiedades

El cemento gris Portland tipo I de cada uno de los centros de produccin posee

propiedades especficas de fraguado, resistencia a la compresin y color entre otras,

las cuales les son conferidas por un proceso regular de fabricacin y por las materias

primas, calcreas y arcillosos, que aportan los compuestos qumicos primordiales

para el cemento.

Usos y Aplicaciones

Es utilizado en construcciones generales de concreto, tales como: placas,

estructuras, muros, pisos, pavimentos, aceras y elementos prefabricados, entre otros.

En aplicaciones de albailera y mampostera, tales como: frisos, pega para

bloques y tablillas, sobre pisos y mezclillas, entre otros.

Fbrica de Cemento Portland Venezolana de Cementos (Planta Guayana) Tipo I

Oxido de silicio (SiO2) 21.044

Oxido de aluminio (Al2O3) 5,1

Oxido frrico (Fe2O3) 3,7

Oxido de calcio (CaO) 64,1

Oxido de magnesio (MgO) 0.7

Anhdrido sulfrico (SO3) 2,5

Residuo Insoluble 0,5

Prdida al fuego 1,61

Aluminato triclcico (C3A) 6,05

Silicato triclcico (C3S) 55

Fuente: Extrado de la Pagina de Productos de Venezolana de Cementos.

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Cemento Portland Gris Tipo II

El cemento gris Portland TIPO II es un cemento para uso en construcciones de

concreto expuestas a la accin moderada de los sulfatos cuando se requiere un calor

de hidratacin moderado. Prcticamente, En Venezuela Venezolana de Cementos

S.A.C.A. actualmente es la nica empresa que est en la capacidad de producirlo. Sin

embargo, sus Plantas de Guayana y Planta II del Complejo Cementero de Pertigalete

son las que actualmente lo fabrican. Este producto cumple con las especificaciones de

la norma Covenin 28.

Propiedades

Su formulacin en la fabricacin permite obtener un cemento con moderada

resistencia al ataque de los sulfatos moderado calor de hidratacin, a diferencia del

tipo I. Esto se debe al menor contenido de Aluminato triclcico (C3A). Las Normas

establecen un valor mximo de 8% de contenido de C3A para el tipo II. El hecho de

tener un C3A ms bajo, garantiza una generacin menor de calor de hidratacin que

un cemento tipo I.

Las Normas establecen como requisito opcional un mximo de 70 cal/gr. a 7

das para ste tipo de cemento.

Usos y Aplicaciones

En obras donde se produzcan ataques moderados de los cloruros y sulfatos

del agua, tales como: bases de muelles, puentes, tanques, tneles, tuberas de drenaje

y canales hidrulicos, entre otros.

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En obras que requieran grandes volmenes de concreto y particularmente en

climas clidos como es el caso de: presas, muros de contencin, pilas y pavimentos,

entre otros.

Fbrica de Cemento Portland Venezolana de Cementos (Planta Guayana) Tipo II

Oxido de silicio (SiO2) 21,7

Oxido de aluminio (Al2O3) 4,7

Oxido frrico (Fe2O3) 3,9

Oxido de calcio (CaO) 64,1

Oxido de magnesio (MgO) 1,15

Anhdrido sulfrico (SO3) 2,62




Silicato triclcico (C3S) 52,5

Alcalis totales (Na2O) 0,35


Cemento Portland Gris Tipo III

El Cemento Portland Gris TIPO III es un cemento obtenido por la pulverizacin

de clinker Portland especial. Es indicado para el uso en construcciones de concreto

cuando se requieren altas resistencias iniciales y finales. Venezolana de Cementos

S.A.C.A. fabrica y dispone de este producto en su planta ubicada en el Complejo

Cementero de Pertigalete en el estado Anzotegui. Este producto cumple con las

especificaciones de la norma Covenin 28.

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Propiedades

El Cemento Portland Gris TIPO III es un cemento obtenido por la pulverizacin

de clinker Portland especial, el cual consiste esencialmente en silicatos de calcio

hidrulico, con la adicin de agua y sulfato de calcio. Posee mayor resistencia a la

compresin inicial y final debido a la combinacin de su composicin qumica de sus

minerales y su alta finura, las cuales son conferidas por utilizar materias primas

ptimas y un proceso de fabricacin altamente controlado.

Usos y Aplicaciones

Este cemento puede ser utilizado en construcciones generales de concretos

convencionales, tales como: estructuras, placas, muros, fundaciones, etc; pero dadas

sus caractersticas y bondades de alta resistencia es muy conveniente para los

siguientes casos: estructuras con requerimiento de alta resistencia mecnica inicial

y/o final; y de alta capacidad estructural, tales como: estructuras prefabricadas,

elementos postensados, puentes, viaductos y losas.

En estructuras en donde se necesita retirar el encofrado o cimbra en pocas

horas de haber vaciado el concreto.

En obras con requerimientos de puesta en servicio a temprana edad del

concreto, tales: carreteras, puentes y pontones.

En plantas de elementos prefabricados de concreto, tales como: bloques,

tubos, entre otros; cuya exigencia de produccin en serie y pronta entrega de los

elementos exigen el uso de un cemento que haga ms eficiente los procesos.

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Fbrica de Cemento Portland Venezolana de Cementos (Planta Guayana) Tipo III

Oxido de magnesio (MgO) 1,5

Trixido de Azufre (SO3) 2,7

Cal libre(CaO L) 1,20




Silicato triclcico (C3S) 54

Alcalis totales (Na2O) 0,20


Cemento Portland tipo IV

Cemento de bajo calor de hidratacin se ha perfeccionado para usarse en

concretos masivos. Y en Venezuela solo es fabricado por Industria Venezolana de

Cemento (INVECEM), la cual lo distribuye bajo el nombre de concreto de alta

resistencia. Aunque no poseen en su pgina ninguno de los componentes qumicos

para su elaboracin pero se intuye que como todos los cementos avalados por la

norma COVENIN 28-93 de fabricacin venezolana deben tener un porcentanje en Mg

y oxido de Calcio menores al 2% y por su alta resistencia a los sulfatos su porcentaje

Aluminato Triclcico y Silicato Triclcico debe ser menor al 3%.

Propiedades

Asegura mayor durabilidad y permite la disminucin del acero de refuerzo en

los diseos y mayor resistencia a los sulfatos.

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Usos y Aplicaciones

Uso en estructuras que requieran alta resistencia a los 28 das.

Elementos de edificios de gran altura.

Pilas de puentes y viaductos.

Elementos prefabricados para grandes presas.

Cemento portland Tipo V

Es un cemento de alta resistencia a los sulfatos, ideal para obras que estn

expuestas al dao por sulfatos. Este cemento se fabrica mediante la molienda

conjunta de clnker Tipo V (con bajo contenido de aluminato triclcico

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Fbrica de Cemento Portland Venezolana de Cementos (Planta Guayana) Tipo V

Oxido de magnesio (MgO) 2

Trixido de Azufre (SO3) 1.8

Aluminato Ferrito tetracalcico mas dos

veces el Aluminato triclcico

C4AF+2(C3A)

20


Prdida al fuego 1,8

Aluminato triclcico (C3A) 3

Fuente: Extrado de la Pagina de Productos de INVECEM.

COMPOSICIN QUMICA DEL CEMENTO.

Segn Taylor (1998), El cemento est compuesto por una serie de

componentes, de frmula qumica un tanto compleja, en este apartado trataremos de

ver los ms importantes.

Silicato Triclcico.

Es uno de los componentes ms abundantes sobre todo en el cemento Prtland.

Es el componente ms significativo del cemento, el problema esta es que es muy

costoso y por eso su produccin resulta muy cara.

Este componente le confiere al cemento las siguientes propiedades:

- Mucha resistencia y Endurecimiento rpido.

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- Al hidratarse se desprende mucho calor, por lo que no interesa un cemento

muy rico en silicato triclcico cuando se trabaja con grandes volmenes de cemento,

(presas, puentes, etc.

Silicato Diclcico.

Es uno de los componentes que se encuentran en mayor cantidad en el cemento

Prtland, El silicato diclcico presenta un calor de hidratacin menor al del silicato

triclcico. Por eso el silicato diclcico, puede aparecer en concentraciones altas en

cementos, que se empleen para trabajar con grandes cantidades de cemento, (presas,

puentes, etc.)

Este componente le confiere al cemento las siguientes propiedades:

- Mucha resistencia.

- Endurecimiento progresivo, de manera que a largo plazo puede llegar a tener

la misma resistencia que el silicato triclcico.

Aluminato Triclcico y Aluminato Tetraclcico.

Es uno de los componentes mayoritarios del cemento sobre todo en el cemento

Prtland.

El trixido de dialuminio (Al2O3) (tambin conocido como almina), favorece

el proceso de coccin de las materias primas, funciona como fundente favoreciendo

las reacciones qumicas, que se dan entre el dixido de silicio (SiO2) (tambin

conocido como slice) y el carbonato clcico (CaCO3) (tambin conocido como roca

caliza).

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El aluminato triclcico le proporciona el cemento muy poca resistencia. Los

cementos con alto porcentaje en aluminato triclcico, desprenden mucho calor

durante el proceso de hidratacin.

El aluminato triclcico, se altera fcilmente en presencia de sulfatos. El

aluminato tetraclcico suele llevar incorporados xidos de hierro.

Los cementos que contengan estos componentes en porcentajes altos, necesitan

mucho agua de hidratacin, ms que otros tipos de cementos.

El xido de magnesio.

El xido de magnesio es un componente que a diferencia de los ya

mencionados antes aparece en menor cantidad en el cemento sobre todo del cemento

Prtland.

El xido de magnesio procede del carbonato de magnesio que puede estar

mezclado con las materias primas, sobre todo con la caliza. Al enfriarse el clnker se

puede transformar en periclasa, y esta al hidratarse aumenta considerablemente su

volumen, este proceso ocurre una vez que el cemento ya est solidificado, por lo que

un aumento de volumen de uno de sus elementos, le supone al cemento la aparicin

de una serie de tensiones internas no deseadas, de manera que si la concentracin del

xido de magnesio es muy elevada, estas tensiones podran terminar agrietando la

estructura. Por todo este es importante que la proporcin de xido de magnesio sea

pequea, ya que en caso contrario, esto puede suponer un grave problema.

El xido de calcio libre.

El xido de calcio es un componente minoritario del cemento sobre todo del

cemento Prtland.

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Se puede hidratar como el xido de magnesio, en este proceso de hidratacin

ocurre lo mismo que en el proceso de hidratacin del xido de magnesio, y presenta

los mismos efectos no deseados, ya que por efecto de la hidratacin se produce un

aumento de volumen en el slido, esto puede ocasionar tensiones internas que pueden

resquebrajar una determinada estructura.

El trixido de azufre:

Procede de los combustibles que adicionamos al horno giratorio para la

realizacin del proceso de coccin. Estos combustibles pueden tener una determinada

riqueza en azufre, y al producirse la combustin este se transforma en trixido de

azufre. El trixido de azufre puede escapar en forma de gas, en las zonas del horno

que se encuentran a alta temperatura, mientras que en las zonas del horno que estn a

una temperatura no tan alta, da lugar a sulfato de calcio mediante la siguiente

xido de Potasio y xido de sodio.

Estos componentes son componentes minoritarios en el cemento y Algunas

arcillas pueden tener una cierta cantidad de potasio y sodio. Es conveniente

eliminarlos por volatilizacin. Si no se eliminan totalmente, mediante el proceso de

coccin, se pueden combinar con el CO2 atmosfrico, y transformarse en carbonatos,

con el consiguiente riesgo de producir un falso fraguado, efecto no deseado.

Por lo expresado anteriormente de los componentes qumicos del cemento y los

que se pudo observar en las tablas (1,2, 3, 4, 5), se puede decir que el cemento tipo I,

tipo II y tipo III son los que mayores cantidades de Aluminato Triclcico y Silicato

Triclcico poseen por lo que tienen un secado ms rpido que el resto por las

propiedades que estos elementos le ofrecen, cuya nica desventaja es que las altas

concentraciones de estas mismas generan que al contacto de estos dos (3) cementos

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con el agua, haga que este desprendan mucho calor y sea necesario muchas

cantidades de aguas para su fraguado y uso. Y por estas caractersticas son utilizados

en actividades de albailera cotidiana bsica por su capacidad de secado inicial

rpido aunque con algunas variaciones ya que los tres disponen de una pequea

diferencia en las cantidades de estos dos elementos.

Ejemplo:

Tipo I: Posee las mayores cantidades de Aluminato Triclcico y Silicato

Triclcico por lo cual posee una propiedad de saco muy rpida que sirven para pegar

bloques, hacer mezclillas, Frisar, sobre piso, entre otros.

Tipo II: Posee menos cantidad de Aluminato Triclcico que el tipo I y se crea

con un 8% mximo de este en todas las fabricas para hacerlo ms resistentes a las

aguas blancas lo que lo hace ideal para puentes, acueductos y muros de contencin o

bases para tanques donde la accin del agua es moderada.

Tipo III: Este cemento se crea con elementos de mxima calidad por lo cual es

un poco ms costosos que los anteriores pero el ms importante en la albailera ya

que es muy utilizado para la elaboracin de las fundaciones, encofrados, losas,

puentes y para la creacin de materiales en series como bloques, balaustres entre

otras. Y al igual que los anteriores posee un secado rpido para tener las obras y

materiales listos en el menor tiempo posible.

Hay que recordar que estos tres tipos de cementos son los ms utilizados y

fabricados en Venezuela.

En cuanto el cemento Portland tipo IV y V son de bajo contenido en Aluminato

Triclcico y Silicato Triclcico y son usados en obras ms de carcter macro e

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industrial y que requieran de las caractersticas especiales de ambos como por

Ejemplo:

Tipo IV: Al poseer una cantidad de Aluminato Triclcico y Silicato Triclcico

baja genera poco calor al contacto con el agua y es utilizado para la construccin de

materiales masivos como piezas prearmadas para grandes presas, muros de

contencin para grandes cauces de aguas entre otros. Y es muy poco comn verlos a

la venta al pblico.

Tipo V: De los 5 tipos es el que menos cantidad de Aluminato Triclcico y

Silicato Triclcico posee baja generacin de calor al contacto con el agua y este

cemento es especial para fabricaciones de muelle y estructuras que tienen contacto

constantes con grandes cantidades de aguas (mar, ros canales entre otros).

COMO SE PRODUCE EL CEMENTO PORTLAND EN LAS FBRICAS

DE INVECEM

Paso I. Extraccin de Materia Prima:

De las canteras se extrae la Caliza y la Arcilla mediante detonaciones

controladas. Ver Anexo A.

Paso II. Trituracin de la Materia Prima:

La materia prima se tritura por separado para reducir su tamao y luego pasar al

patio de almacenamiento. Ver Anexo B.

Paso III. Dosificacin de la Materia Prima:

Luego la Caliza y la Arcilla pasan a tolvas donde se dosifican dependiendo de

su propia composicin que se desea para la mezcla del tipo de cemento. Ver Anexo

C.

17

Paso IV. Molienda del Crudo:

La materia prima ya dosificada es triturada hasta convertirse en lo que

llamaremos harina cruda. Ver Anexo D.

Paso V. Elaboracin del Clinker:

La harina cruda es sometida a un proceso de coccin a una temperatura de

1450c en un horno rotatorio, tomando una apariencia de pequeas esferas de color

gris oscuro. Ver Anexo E.

Paso VI. Molienda del Clinker:

Se tritura el Clinker, aadindole pequeas cantidades de yeso para alargar el

tiempo de fraguado del cemento, para asegurar la calidad deseada. Ver Anexo F.

Paso VII. Almacenamiento en Silos:

Finalizada la molienda, el cemento se almacena en silos. Ver Anexo G.

Paso VIII. Distribucin:

Posteriormente se alimentan las ensacadoras o los equipos de despacho a granel

para as ser distribuidos en el mercado nacional. Ver Anexo H.

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CONCLUSIN

Despus de haber cumplido con los objetivos propuestos al inicializar este

trabajo y una vez finalizado el mismo se puede afirmar que el cemento Portland sirve

para la realizacin de diferentes obras de acuerdo a su tipo y su composicin

abarcando desde obras cotidianas de albailera, hasta obras de mayor envergadura y

que necesiten de gran resistencias como Presas, Muros de Contencin, Puentes,

grandes edificios y estructuras resistentes a las aguas y sales del mar. Siendo este

cemento muy til y econmico para la realizacin de las mismas.

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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

COVENIN (2003), Cementos Portland. Requisitos. (7ma, revisin). Fondonorma.

Venezuela.

INVECEM. (2014). Tipos de Cementos Portland. [Pgina Web en lnea]. Disponible en:

http://www.invecem.com/index.php?option=com_content&view=article&id=2&Itemid=

3 [Consultado: 30 de Noviembre de 2014].

Ortuo A. (2006). Introduccin a la Qumica Industrial. (1ra edicin). Editorial

reverte. Espaa.

Taylor, F. (1978). La Qumica de los Cementos. (2da edicin), Logroo: Editorial

Urmo S.A.

Venezolana de Cementos. (2014). Tipos de Cementos Portland. [Pgina Web en

lnea]. Disponible en: http://www.venceremos.com.ve/productos-cementos/

[consultado: 30 de Noviembre de 2014].

20

ANEXOS

21

Anexo A

Extraccin de Caliza Y Arcilla de las Canteras.

Anexo B

Mquina Trituradora del Cemento.

22

Anexo C

Dosificadora de Materia Prima.

Anexo D.

Molienda del Crudo del Cemento.

23

Anexo E

Elaboracin del Clinker

Anexo F

Molienda del Clinker

24

Anexo G

Almacenamiento en Silos

Anexo H

Distribucin del Cemento