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
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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.
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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
Residuo Insoluble 0,86
Prdida al fuego 1,38
Aluminato triclcico (C3A) 5,9
Silicato triclcico (C3S) 52,5
Alcalis totales (Na2O) 0,35
Fuente: Extrado de la Pagina de Productos de Venezolana de Cementos.
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
Residuo Insoluble 0,30
Prdida al fuego 1,20
Aluminato triclcico (C3A) 2,20
Silicato triclcico (C3S) 54
Alcalis totales (Na2O) 0,20
Fuente: Extrado de la Pagina de Productos de Venezolana de Cementos.
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)
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Residuo Insoluble 0,45
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.
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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].
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ANEXOS
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Anexo A
Extraccin de Caliza Y Arcilla de las Canteras.
Anexo B
Mquina Trituradora del Cemento.
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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