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8/11/2019 Consolidado ParcialTC2 Procesos QUIMICOS
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TRABAJO COLABORATIVO 2
PROCESOS QUIMICOS
TUTOR
WILLIAM MOSQUERA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
INGENIERIA INDUSTRIAL
MAYO DE 2014
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INTRODUCCION
Con el siguiente trabajo se quiere dar a conocer la importancia que va generarpara la regin la implementacin de una planta para la elaboracin del cemento.
Para la elaboracin del cemento se debe contar con materias primas de buenacalidad al igual que los equipos necesarios para llevar acabo dicho producto. Poreso se debe conocer antemano los balances de masa y energticos. Ya que estonos brinda la informacin de la cantidad de materia prima. En los equipos el costoque nos genera el funcionamiento de estos por da.Encontraremos el valor en pesos colombianos de los materiales directos eindirectos, de los equipos necesarios para elaboracin del producto qumico delcemento
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1. COMERCIALIZACIN DEL PRODUCTO EN EL TOLIMA.
La comercializacin el Tolima mostr una cada preocupante en 1999, una cadadel 29% entre 1998 y 1999. En los aos siguientes hasta 2004 hubo una relativaestabilidad en las ventas, para despus en 2005 dispararse la demanda hasta
llegar a un volumen histrico, que represent un incremento entre 2004 y 2005 del30%. Esto fue causado por la baja de precios del cemento, que bajaron un 44%entre estos mismos aos. En el 2014 ha mostrado un incremento significativo contendencia al alza.Sin embargo la produccin del principal ingrediente del cemento, el clinker, generagases de efecto invernadero. El clinker se produce en hornos rotatorios queprocesan piedra caliza, arcilla y otros minerales a temperaturas superiores a los1,400C. El CO2 generado en el proceso es resultado de la quema delcombustible requerido para lograr tales temperaturas y de la descomposicinqumica de la piedra caliza en cal y CO2.
Una importante iniciativa de CEMEX en el Tolima para reducir la emisin de gasesde efecto invernadero, es sustituirde acuerdo con los lmites permitidos por losestndares de calidad nacionales para la fabricacin del cemento parte delclinker en la elaboracin del cemento, por materiales cementantes alternativoscomo cenizas volantes pulverizadas, escoria de altos hornos, puzolanas y calizade adicin.
1.1 Mostrar el proceso productivo para el cemento, justificando el anlisis en uncuadro comparativo de todos otros procesos investigados as, para definir la
posibilidad de construir una planta en una de las zonas donde se ubica el grupo de
trabajo
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TrituracinDe Caliza YArcilla
Recepcin derocas
calcreas oarcillas entrituradora
Reduccin detamao por
impacto o presinde la rocas
calcreas o arcillas
Determinacin deGranulometra de 1
a 2 pulgadas
Introduccin dechorro de agua
para no acumularpolvo
Se debemantener la
trituradora encontinua
revisin poratasco o pordaos que
producen paroen la produccin
Trituradorcnico
La dificultad radicaen el mtodoescogido, laamenaza en elmanejo delproceso, lafortaleza en larevisin continua ymantener
protocolos y laoportunidad enanticipar lasproblemticas.
Almacenamientoen silo paratransportar
Transporte envolquetas o bandatrasportadora a la
planta
Problemas en eltipo detransporte ya
sea por dao enla va o en losequipos, si nose planea en
mantenimiento.
Volquetas obandatransportador
a
Prehomogenizacin YAlmacenamiento
Recepcin dela materia
Prima en elparque de
almacenamiento
Mezclado continuode cada una dematerias primas
Garantizar launiformidad en
cada una de estasy Minimizar la
variabilidad en lacomposicin
qumica
Se debe tenerun estricto
control en elproceso
Galerascirculares de
preHomogeneiz
acin.banda
transportadora
Dificultad por elcambio en el
componente delmaterial, amenazapor la uniformidad
de producto,fortaleza por las
herramientas
empleadas yoportunidad en el
control del proceso.
Almacenamiento de la
materia prima
Verificar launiformidad
Verificar laespecificacin del
material
El productodebe presentar
lasespecificacionesnecesarias para
la siguienteetapa delproceso.
Tolvasdosificadoras
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Moliendade HarinaCruda
Dosificacin ymolienda de
cementodependiendo
de lascaractersticas; caliza, arcilla,slice, mineralde hierro, etc.
Introduccin a labanda de losmateriales
seleccionados
Reduccin detamao de las
partculas hastapulverizarlas
Controlarcontinuamentela dosificacin
Tolvas conbalanzas que
regulan lacantidadBanda
transportadora
Moliendamolino de
bolas
Dificultadosificacinadecuada para eltipo de cemento,amenazasproblemas en lacalentada,fortalezasplaneacin
continua,oportunidadesretroalimentacincontante delsistema.
Introduccinsilos de
homogeneizacin
Mezcla de lasmaterias primas
dosificadas
Verificacin deestndares de la
harina.
Preverproblemas demantenimiento
Silos dehomogeneiza
cin
Clinkerizacin
Introduccinde la harina
crudadosificada
Intercambio decalor de 350Chasta 950 C
Precalcinacin dela mezcla
Revisarcontantemente
el materialdentro del horno
Intercambiador de calorSistema de
Precalcinacin de lamezcla
Dificultades a lahora de controlarlas temperaturas,amenaza si no secontrola el procesodebidamente,fortalezas encuanto a mantenerla calidad y laexperiencia yoportunidad en el
desarrollo delproceso ymantenimiento delequipo.
Entrada alhorno rotatoriodel material a1000C porcmara de
humos
Extraccin del 5%de los gases por
baips
Reaccin qumicaque produce unnuevo elemento(formacin de
cristales a 1500C)
Manejo de altastemperaturas
Elevadorneumtico
HornorotatorioFiltro de
mangaventilador
Salida delproducto
Enfriado Revisin de lasespecificaciones
Revisincontinua del
proceso
Enfriadoresde satlite oplanetarios
Almacenamiento
Recoleccin ytransporte
almacenamiento Verificacin delproducto
Solos dealmacenamiento y domo
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Moliendade Cemento
Introduccindel Clinker
Control del tamaode las partculas
Dosificacin de lascantidades
Ms tiempo enla realizacin
del producto pormal dosificacin.
Molino debolas
Dificultades almantener unestricto control,amenazas en ladosificacin,fortalezas en larevisin continua uoportunidades en laexperiencia.
Introduccinde otros
materialescomo yeso
etc.
Especificacionesdel producto
Basculasautomticas
Empaque yDespacho Control de lacalidad Ensayos fsicos Toma de muestras Malos procesos laboratorio Dificultades en elrea de manejo dedespachos,
amenazas si nocontrolan bien el
sistema delogstica, fortaleza
si mantienen lamano de obra y
oportunidades encapacitaciones.
Control por anlisisqumico
Toma de muestras Contaminacinde muestras
laboratorio
Empaque Almacenamientoen silos dedeposito
Empaque en bolsasde 50kg,
dispuestas enestibas
Dao deempaques y
falta deexperiencia.
Embolsadorarotativa
automtica
Despacho Se apilan los bultosen estibas
Cargue de lasestibas encamiones
Coordinacin delos pedidos
Camin decargue
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1-2 Disear el preliminar del diagrama de proceso donde se muestren todas las
operaciones unitarias esenciales con los correspondientes flujos msicos de entrada
y salida. (Todas las referencias deben ir con sus pies de pginas correspondientes
segn la norma ICONTEC)
DIAGRAMA DE FLUJOHoja 1 de 2
Fecha: Mayo 02 de 2014Resumen Proceso: PRODUCCI N DE CEMENTOActividad NoTiempo Realizado por: Jenniffer M Narvaez SantosOperaciones 13Transporte 12Inspecciones 5 Comentarios: Se muestran las diversas actividades en
modo secuencial del proceso productivo del cemento.Esperas 2Almacenajes 4Alternativas 1Total
OPE TRA INS ALM ESP VER Longitud TiempoNo Descripcin Si No Metros Minutos
1Extraccin De MateriaPrimaPerforacin
2 Cargue de barrenos3 Voladura
4 Cargue de camiones
5Traslado de la materiaprima
6Disposicin de losdesecho de operacin
7
Trituracin De Caliza YArcilla
Reduccin de tamaopor impacto o presin dela rocas calcreas oarcillas
8Almacenamiento ensilo
9Transporte delmaterial al parque
10
Pre-homogenizacin YAlmacenamiento.Mezclado continuo decada materia prima
11 verificacin
12 Almacenamiento silos dedosificacin
13
Molienda de HarinaCruda.Introduccin a la bandade la materia primadosificada
14 Traslado a silos
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15Homogeneizacin de lamezcla y transporte.
16Clinkerizacin.Introduccin de la harinacruda dosificada
17Intercambio de calor de350C hasta 950 C
18Entrada al hornorotatorio del material a1000C por cmara dehumos
19Extraccin del 5% de losgases por baips
20 Enfriado
21 Transporte y recoleccin
22
Molienda de Cemento.Dosificacin;Especificaciones delcemento a producir
23 introduccin al molino debolas, materias primasClinker, yeso etc,
24Control del tamao departculas
25
Empaque y DespachoControl de calidad;Ensayos fsicosControl por anlisisqumico
26Empaque y
Almacenamiento en silosde depsito.
27 Despacho
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1-3 Disear el diagrama de proceso intermedio para diferenciar todos los tipos de
operaciones unitarias presentes (FISICAS, QUIMICAS O MIXTAS) en el proceso
productivo y los fenmenos de transferencia (MASA, CALOR, MOMENTUM O
MIXTAS) posibles.
DIAGRAMA DE PROCESO INTERMEDIONo Descripcin
Extraccin De Materia Prima
TIPO DE OPERACIONESUNITARIAS PRESENTES
FENOMENOS DE TRANSFERENCIADE MASA PRESENTES
FISICA QU MICA MIXTA MASA CALOR MOMENTUM MIXTA
1Perforacin.Determinacin de laprofundidad x x
2
Cargue debarrenos.Determinacin
de cantidad de explosivo x x3
Voladura. Determinacindel clima y del equipo autilizar x x x x
4Cargue de camiones.
Ajuste en la cantidad acargar x x
5
Traslado de la materiaprima, mantenimiento devolquetas y revisin derutas. Descargue devolquetas
x x6
Disposicin de losdesecho de operacin.Revisin y control de laoperacin x x x x
Trituracin De Caliza Y ArcillaTIPO DE OPERACIONESUNITARIAS PRESENTES
FENOMENOS DE TRANSFERENCIA DEMASA PRESENTES
FISICA QU MICA MIXTA MASA CALOR MOMENTUM MIXTA
7
Reduccin de tamao porimpacto o presin de la
rocas calcreas o arcillas.Determinacin deGranulometra de 1 a 2pulgadas. Introduccin dechorro de agua para noacumular polvo
x x
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Almacenamiento en siloTransporte en volquetas obanda trasportadora a laplanta.
x x
9Transporte del material alparque x x
Pre-homogenizacin y Almacenamiento.
TIPO DE OPERACIONESUNITARIAS PRESENTES
FENOMENOS DE TRANSFERENCIA DEMASA PRESENTES
FISICA QUMICA MIXTA MASA CALOR MOMENTUM MIXTA
10
Mezclado continuo decada materia prima.Garantizar la uniformidaden cada una de estas yMinimizar la variabilidaden la composicin qumica
x x x x x x
11verificacin de launiformidad. Verificar laespecificacin del material x x
12Almacenamiento silos dedosificacin x x
Molienda de Harina Cruda.TIPO DE OPERACIONESUNITARIAS PRESENTES
FENOMENOS DE TRANSFERENCIA DEMASA PRESENTES
FISICA QUMICA MIXTA MASA CALOR MOMENTUM MIXTA
13
Introduccin a la banda dela materia primadosificada. Reduccin de
tamao de las partculashasta pulverizarlas x x14
Traslado a silosVerificacin de estndaresde la harina. x x
15Homogeneizacin de lamezcla y transporte. x x
Clinkerizacin.
TIPO DE OPERACIONESUNITARIAS PRESENTES
FENOMENOS DE TRANSFERENCIA DEMASA PRESENTES
FISICA QUMICA MIXTA MASA CALOR MOMENTUM MIXTA
16Introduccin de la harinacruda dosificada x x
17Intercambio de calor de350C hasta 950 C x x x x x x x
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Entrada al horno rotatoriodel material a 1000C porcmara de humos x x x x x x x
19Extraccin del 5% de losgases por by-pass x x x x
20
Enfriado por Enfriadores
de satlite o planetarios x x x x21
Transporte y recoleccin
x xMolienda de Cemento.
TIPO DE OPERACIONESUNITARIAS PRESENTES
FENOMENOS DE TRANSFERENCIA DEMASA PRESENTES
FISICA QU MICA MIXTA MASA CALOR MOMENTUM MIXTA
22Dosificacin;Especificaciones delcemento a producir x x
23introduccin al molino debolas, materias primasClinker, yeso etc, x x
24Control del tamao departculas x x
Empaque y Despacho
TIPO DE OPERACIONESUNITARIAS PRESENTES
FENOMENOS DE TRANSFERENCIA DEMASA PRESENTES
FISICA QUMICA MIXTA MASA CALOR MOMENTUM MIXTA
25Control decalidad;Ensayos fsicos x x
26 Control por anlisisqumico x x x x
27
Empaque yAlmacenamiento en silosde depsito. Empaque enbolsas de 50kg, conEmbolsadora rotativaautomtica, despuesdispuestas en estibas
x x
28 DespachoCargue de lasestibas en camiones x x
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Consumo de calor especfico delproceso:
3000 - 3300 k J/kg cli.
Demanda terica de calor de laformacin de clinker:
1750 kJ/kg cli.
Eficiencia trmica 53 - 58 %.Eficiencia trmica para utilizacinmxima de energa de residuos (gas deescape de horno y aire de escape deenfriador)
80 -90 %.
Formacin de clinker 1750
Contenido energtico del gas de escape 700
Contenido energtico del aire de escape 400
Prdidas por radiacin y conveccin 250Contenido energtico del clinker 100
Total:3200 kJ/kg de cl inker
4.- Segn los balances energticos determinaran la cantidad de suministro
energtico necesario, ya sea generado por ustedes o por los servicios pblicos,
como son el servicio de electricidad o acueducto para los equipos de calefaccin orefrigeracin, o los costos de la instalacin y puesta en marcha de la caldera
Dist rib uc in d e lo s cons um os de la energa elctr ica
PUNTO DE CONSUMO % DECONSUMO DE LAENERGA ELCTRICA
Preparacin de las materias primas.3,0%
Preparacin y molienda del crudo. 32%
Homogenizacin y conjunto del horno. 21%
Molienda de cemento y acabado. 41%
Servicios generales y auxiliares 2,0%
Iluminacin. 1,0%
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Dist rib uc in d e lo s cons um os de la energa trm ica.
TIPO DE PROCESO
PUNTO DE CONSUMO VIA HUMEDA VIA
SEMISECA
VIA SECA
Secado y molienda delcrudo.
- 7,0% 0,2%
Conjunto del horno.99%
92,5% 99,5%
Calderas y serviciosauxiliares
1.0% 0,5% 0,3%
5. Determinaran la cantidad de equipos necesarios para la produccin de su
producto, en un cuadro donde muestren los equipos bsicos necesarios y los
equipos de apoyo y servicio
EQUIPO TIPO DEEQUIPO
OPERACI NUNITARIA
CAPACIDAD OCANTIDADDEEQUIPOS
PROVEEDORES COSTO DELOS EQUIPOS
- Molino
- HornoRotativo
-Secador
-Silos
Trituradorade martillo
Excavadora
CintaTransportadora
Bsico
Bsico
Bsico
Necesario
Necesario
Necesario
Necesario
Esencial
Esencial
Esencial
Necesaria
Necesaria
Necesaria
Necesario
16.5-38 t/h
0.9-1.3 t/h
2.5 t/h
60 toneladas
36-90toneladas
ShibangMachinery
Jiangsu PengfeiGroup
Henan HongjiMine Machinery
Henan HongjiMine Machinery
Henan Hongji
Mine Machinery
Caterpillar
$210.000.000
$4.500.000
$1.000.000.000
$30.098.000
$110.000.000