PROPUESTA PARA LA UTILIZACIÓN DE CENIZAS VOLANTES

PROPUESTA PARA LA UTILIZACIÓN DE CENIZAS VOLANTES COMO
ADICION EN LA FABRICACIÓN DE CEMENTO TIPO I EN LA PLANTA
CEMENTERA DE HOLCIM COLOMBIA S.A
CLAUDIA GIL VIANCHÁ
RICARDO PLAZAS ROLDAN
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
ESPECIALIZACION EN GERENCIA DE PRODUCCION Y OPERACIONES
CHIA
2007
PROPUESTA PARA LA UTILIZACIÓN DE CENIZAS VOLANTES COMO
ADICION EN LA FABRICACIÓN DE CEMENTO TIPO I EN LA PLANTA
CEMENTERA DE HOLCIM COLOMBIA S.A
CLAUDIA GIL VIANCHÁ
RICARDO PLAZAS ROLDAN
Director
Ing MBA LUIS ALEJANDRO RODRIGUEZ
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
ESPECIALIZACION EN GERENCIA DE PRODUCCION Y OPERACIONES
CHIA
2007
Nota de aceptación
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________
______________________________
Firma del Presidente del Jurado
______________________________
Firma del jurado
______________________________
Firma del jurado
Chia, Enero de 2007
AGRADECIMIENTOS
Los autores del presente Proyecto de Grado expresan sus más sinceros
agradecimientos a:
LUIS ALEJANDRO RODRIGUEZ, Ingeniero MBA y Director del Proyecto, por su
acertada orientación.
Todas aquellas personas que de una u otra forma participaron en alguna forma
para llevar a feliz término este trabajo.
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCION
ANTECEDENTES
ESTADO DEL ARTE
PROBLEMA
1.
JUSTIFICACIÒN
2.
OBJETIVOS
2.1
OBJETIVO GENERAL
2.2
OBJETIVOS ESPECIFICOS
3.
MARCO RFERENCIAL
3.1
MARCO TEORICO
3.1.1
Valorización de las Cenizas volantes en la industria cementera
3.1.2
Captación y Almacenamiento de las Cenizas
3.1.3
Composición Físico Química de las Cenizas
3.1.3.1 Composición Química
3.1.3.2 Actividad Puzolànica
3.1.3.3 Extrema Finura
3.1.4
Clasificación de las Cenizas según su Origen y Composición
3.1.4.1 Cenizas Silico-Aluminosas
3.1.4.2 Cenizas Sulfocàlcicas
3.1.4.3 Cenizas no Características
3.1.5
Utilización de Cenizas en la Fabricación de Cemento
3.1.6
Impacto de las Cenizas Volantes en los parámetros de calidad
Cemento
3.1.7
Ventajas de la utilización de Cenizas – Cemento
3.1.8
Ventajas del Empleo de Cenizas Volantes
3.1.9
Proceso de Fabricación de Cemento Pórtland
3.1.10
Fabricación de Cemento
3.1.10.1 Obtención de las materias primas
3.1.10.2 Preparación de las materias primas
3.1.10.3 Molienda de Crudo
3.1.10.4 Cocción en el Horno Rotativo
3.1.10.5 Molienda de Cemento
3.1.10.6 Almacenamiento y Despacho
3.2
MARCO CONCEPTUAL
3.2.1
Cenizas Volantes
3.2.2
Puzolana
3.2.2.1 Puzolanas Naturales
3.2.2.1.1 Cenizas volcánicas
3.2.2.1.2 Tufos o tobas volcánicas (zeolitas)
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26
3.2.2.1.3 Tierras de diatomeas (diatomitas)
26
3.2.2.2 Puzolanas Artificiales
26
3.2.2.2.1 Cenizas volantes (fly ash)
26
4.
METODOLOGIA
28
4.1
FASE I DEFINICION DEL PROYECTO
28
4.1.1
Paso 1 Análisis de la situación actual
28
4.1.1.1 Causa raíz para iniciar el proyecto
28
4.1.1.2 Objetivos del cliente relacionados con el proyecto
30
4.1.1.3 Misión del proyecto
30
4.1.2 Paso 2 Análisis de los afectados
30
4.1.3 Paso 3 Búsqueda de las lecciones aprendidas
31
4.1.4 Fuente
32
4.1.5 Paso 4: Definición del producto o servicio
32
4.1.5.1 Producto o servicio
32
4.1.5.2 Especificaciones
32
4.1.5.2.1 Uso de adiciones en la producción del cemento
32
4.1.5.2.2 Costos de Producción
33
4.1.5.2.3 Fuente de producción de ceniza
34
4.1.5.2.4 Como Afecta las Características del Cemento el uso de Cenizas Volantes
34
4.1.5.2.5 Transporte y Cargue
36
4.1.5.2.6 Logística Despacho de Ceniza Termosochagota
36
4.1.5.2.7 Aspectos Medioambientales en el uso de Cenizas volantes
37
4.1.5.2.8 Condiciones de utilización de las Cenizas
38
4.1.5.2.9 Aspectos a tener en cuenta Para el manejo de las cenizas volantes 39
4.1.5.2.10
Propuesta de Infraestructura
39
4.1.5.3 Restricciones de costo/ tiempo (según el cliente)
43
4.1.5.4 Suposiciones y/o condiciones especiales
43
4.1.6
Paso 5: Calendario de hitos (Entregables)
43
4.1.7
Paso 6: Esquema de la Organización del Proyecto.
44
4.1.8
Paso 7: Estimación de costos del proyecto
45
4.1.9
Paso 9: Evaluación de riesgos del proyecto
46
4.2
FASE II PLANEACIÓN DEL PROYECTO
46
4.2.1
Paso 1: Equipo de implementación
46
4.2.2
Paso 2: Plan detallado del Proyecto
47
4.2.3
Paso 3 Plan de comunicación
48
4.2.4
Paso 4 Presupuesto del Proyecto
49
CONCLUSIONES
50
BIBLIOGRAFIA
51
6
RESUMEN
Lo que antes fue "basura", ahora es un recurso utilizado por otras Industrias. En
efecto las cenizas que quedan de la combustión del carbón son utilizadas, en casi
todo el mundo, por la industria de la construcción. Cuando el carbón es quemado
en el proceso de generación de energía eléctrica quedan las cenizas volantes (del
inglés, fly ash) como material de desecho que mal dispuesto genera un gran
impacto de contaminación en el medio ambiente.
La utilización de este residuo en la fabricación de cemento y la construcción ha
puesto remedio a este problema ambiental y además ha logrado bajar los costos
de los materiales empleados en este campo hasta en un 16%, la ceniza volante
tiene propiedades cementantes, debido, entre otros factores, a su contenido de
óxidos (sílice, alúmina y hierro), arriba del 70%.
Esta característica, junto a la forma esférica de sus partículas, contribuye al
sellado del poro de los morteros y concretos elaborados con adiciones de ceniza
volante, produciendo un material menos permeable y por lo tanto más resistente al
paso del agua.
El proyecto plantea la alternativa de la utilización de cenizas volantes provenientes
de la planta termoeléctrica de Termosochagota, como adición en el proceso de
molienda de cemento Pórtland de la planta cementera de Holcim Colombia en
Nobsa Boyacá, utilizando al menos un 5% de cenizas en la molienda de cemento,
de tal forma que sus características físicas y químicas no se vean afectadas,
manteniendo un producto de alta calidad que le aporte los mismos beneficios al
cliente final.
Para la empresa Holcim Colombia esto se debe ver reflejado en una reducción del
costo de producción, al disminuir la cantidad de puzolana (adición empleada
actualmente), las emisiones de CO al medio ambiente se ven disminuidas, de
igual manera estará contribuyendo con la empresa Termosochagota para dar una
solución ambiental viable y segura al manejo de estos residuos.
7
INTRODUCCIÒN
Actualmente las Organizaciones paralelamente al desarrollo de las actividades
propias de su negocio, buscan realizar programas y planes que contribuyan en el
mejoramiento continuo en la aplicación
de las mejores practicas
medioambientales como base de productividad, constituyéndose en un factor de
éxito para la organización en respuestas a lo que la responsabilidad social
corporativa busca como valor estratégico, mas allá de lo que su negocio pueda
alcanzar es contribuir a mejorar la calidad de vida de la sociedad.
Es así como se establecen sistemas que permiten la utilización eficiente de
materiales considerados desechos (Residuos) como materia prima en la
fabricación de sus productos, sin afectar la calidad y sin poner en riesgo el
entorno, contribuyendo con la mejora del medio ambiente; los anteriores puntos
son estratégicos en la planificación del desarrollo integral de cualquier
organización, con el objetivo de utilizar eficientemente los recursos naturales y la
conservación de los mismos.
Este trabajo esta orientado hacia el análisis, planificación y propuesta de la
utilización de cenizas volantes formadas en el proceso de generación de energía
en Termosochagota, en la fabricación de cemento en la planta de cemento de
Holcim Colombia S.A. ubicada en Nobsa, en el que se hacen referencia a puntos
básicos para el desarrollo de una propuesta, desde el transporte de estas cenizas
desde su origen (En Termosochagota) hasta la disposición de las cenizas en el
proceso de fabricación del cemento (Molino de cemento en Holcim Colombia S.A.,
planta Nobsa).
La empresa busca dar una solución medioambiental a la empresa
Termosochagota, disponiendo de manera eficiente estas cenizas y a la vez un
beneficio propio en la sustitución de puzolana como materia prima necesaria en el
proceso de producción, la cual reduciría el costo de fabricación del cemento y la
minimización en la utilización de un recurso natural no renovable.
El desarrollo del proyecto se basa en el estudio de factibilidad de utilización de
cenizas volantes en el proceso de molienda de cemento, utilizando la actual
infraestructura e identificando las necesidades para realizar las adecuaciones
necesarias para disponer estas cenizas, contando con fuentes de información y
contacto directo con los implicados en el proceso, que conlleva a definir la
propuesta del diseño final del proyecto.
8
ANTECEDENTES
La empresa cementera de Cementos Boyacá fue fundada en Julio de 1956 año en
el cual se inicia su construcción , en Marzo de 1961 inicia producción con una
capacidad de 125.000 t/año, en 1969 el grupo suizo HOLDERBANK adquiere el
49% de las acciones de la cementera (cementos Boyacá), y realiza una ampliación
de la planta realizando el montaje de un segundo horno , incrementando la
capacidad instalada a 350.000 t/año, en 1986 como único dueño de la empresa,
se realiza el montaje del horno tres vía húmeda de 2000 ton de producción de
clinker por día, 10 años mas tarde, en 1996 se realizó el proceso de conversión
tecnológica de vía húmeda a seca, lo que le representó pasar de consumos de
energía de 6.030 a 3.150 Mj./ton de clinker, las emisiones en material particulado
disminuyeron en un 98%, pasando de 450 a 10 mg/Nm3. La emisión de NOx se
redujo en un 58%, variando de 1.516 a 635 mg/Nm3, y la emisión de SOx paso de
615 a 55 mg/Nm3, implicando una reducción del 91%. de vía húmeda a vía seca,
llegando a una capacidad instalada de 1,04 mio t/año, con un solo horno de
producción de clinker.
En el año de 1988 se realizo un estudio sobre la adición de cenizas volantes en el
cemento, realizado por el ingeniero Jairo Hernández, que enfoca dos aspectos,
Utilidad como aditivo en el crudo y Utilidad como adición en el cemento.
Se realizo una caracterización de las cenizas provenientes de las unidades 1 , 2 y
3 de termopaipa, los cuales arrojaron resultados no muy alentadores ya que el
porcentaje de inquemados1 (15%) sobre todo las ceniza provenientes de la
unidad 1 , las muestras caracterizadas fueron tomadas de los depósitos en
botadero y otras en silo (deposito cerrado) estas, ultimas arrojaron mejores
resultados pero aun así el contenido de inquemados varia. Esta variación se debe
a la diversidad de carbones provenientes de diferentes zonas del departamento.
Una vez se realizada la caracterización de las cenizas se efectuó una prueba de
laboratorio empleando un tipo de cemento clase G (petrolero) la cual no dio
buenos resultados.
A pesar de esto se realizo una prueba industrial en agosto de 1989 adaptando un
sistema provisional para la introducción de cenizas en el elevador del molino de
cemento 2 esta prueba fue muy corta pero se logro determinar algunos aspectos
importantes que permitieron concluir que es factible le utilización de cenizas como
adición en el cemento, sin afectar las características tanto químicas como físicas.
1
Porcentaje de residuos de carbón que queda en la ceniza una vez se realiza la combustión para generar el
calor en la central térmica.
9
Los aspectos mas relevantes de este estudio fueron tomados en cuenta par la
presente propuesta, la cual se espera permita un análisis mas profundo logrando
resultados que muestren el beneficio tanto económico como ambiental al emplear
este material en la fabricación de cemento, y contribuyendo con una solución
medioambiental al manejo de este tipo de residuo que hoy en día asciende a
varios millones de toneladas en el país.
10
ESTADO DEL ARTE
Basados en reportes, artículos y estudios realizados en varios países acerca de la
utilización de cenizas volantes en la producción de cemento en varias plantas del
grupo Holcim a nivel mundial especialmente en Europa, se realiza la propuesta
de utilización de cenizas volantes en el proceso de Molienda de Cemento, con la
finalidad de mostrar los beneficios económico-Ambientales en la planta cementera
de Holcim Colombia S.A ubicada en el Municipio de Nobsa Boyacá. Teniendo
como foco el bienestar de la comunidad que habita en sus áreas de influencia,
demostrando que la empresa se preocupa por realizar proyectos que contribuyen
con el mejoramiento del medio ambiente.
La generación de este tipo de residuo (cenizas volantes) en las empresas
termoeléctricas del país conlleva a una problemática ambiental que nos obliga a
buscar soluciones viables que permitan dar un manejo adecuado y seguro a estos
materiales.
Es así como se vislumbran posibilidades de un manejo seguro y eficaz a este tipo
de residuos, donde se requiere del involucramiento de la empresa privada, las
entidades gubernamentales, el estado y la comunidad, para que en conjunto
sean los gestores de propuestas que contribuyan con el desarrollo de la regiones
manteniendo un equilibrio que permita la interrelación con el medio ambiente
proporcionando espacios de convivencia mas sanos de las comunidades vecinas,
con el fin de ofrecer un futuro mejor para las nuevas generaciones
Holcim Colombia con sus instalaciones asegura que este tipo de procesos se
pueda realizar, y con estudios realizados en sus laboratorios se ha demostrado
que no afecta la calidad del cemento; la utilización de puzolana se reduciría,
racionalizando al utilización de recursos no renovables y con esto el costo de
producción del cemento
11
PROBLEMA
Actualmente la producción de cenizas volantes en Colombia provenientes de la
generación de energía en centrales termoeléctricas es de varios millones de
toneladas (1.6 en 1996).
En la cordillera oriental colombiana se encuentran localizados yacimientos
carboníferos importantes que proveen las centrales eléctricas de TERMOZIPA,
TERMOPAIPA, Y TERMOSOCHAGOTA, estas centrales producen anualmente
cerca de 600.000 t. de cenizas volantes.
En esta zona esta ubicada la cementera de Holcim, la cual con una producción
anual de 1.000.000 de toneladas de cemento, las cuales si estuvieran constituidas
por un 15% de cenizas volantes establecería una demanda de 150.000 t.. sin
contar con las otras dos cementeras que se encuentran ubicadas en la zona que
podrían llegar a incrementar esta cifra, de acuerdo a sus volúmenes de
producción.
Como vemos la generación de ceniza por parte de las termoeléctricas es un
problema al cual se le debe dar una solución, y existen empresas que utilizando
este material como subproducto en sus procesos productivos ofrecen una solución
a este tipo de problemática ambiental que se extiende a nivel mundial.
Emisiones de CO2.
El sector cementero es responsable de un 5% de las emisiones antropogénicas de
CO2 a nivel mundial.
El CO2 se origina mayoritariamente en el proceso de descarbonatación de la
caliza, necesario para la producción del clínker, y en la quema de combustibles,
necesaria para alcanzar las elevadas temperaturas que el proceso requiere. El
compromiso del grupo Holcim es reducir en un 20% las emisiones específicas
netas de CO2 por tonelada de cemento producido para el año 2010 respecto a los
valores de 1990, determinadas según la metodología del WBCSD para la industria
cementera, contribuyendo así a alcanzar los objetivos del protocolo de Kioto, sin
renunciar a fabricar el volumen de cemento necesario para el desarrollo
económico de los países. Por este motivo ha desarrollado indicadores de
seguimiento de sus emisiones que, a comienzos de 2004 han sido incorporados
como elementos clave de la gestión del negocio.
12
Las vías existentes para alcanzar ese objetivo consisten en la reducción del
porcentaje de clínker en el cemento fabricado, gracias a su sustitución por otros
componentes minerales, y en la utilización de combustibles alternativos, en
sustitución de los combustibles fósiles tradicionales.
Con base en lo expuesto anteriormente y en busca de una mejora continua
Holcim a nivel mundial, mantiene una continua búsqueda de alternativas que le
permita mejorar cada día sus indicadores, logrando un equilibrio entre la
producción y el medio ambiente enmarcadas dentro de su responsabilidad social
corporativa que le permita mantener un equilibrio sostenible en el tiempo.
13
1. JUTIFICACION
En la fabricación de cemento se emplean materiales en diferentes porcentajes
como puzolana, caliza y escoria, que son considerados materiales de adición,
estos materiales se utilizan con el fin de mejorar las propiedades fisicoquímicas
del Cemento.
En busca de una alternativa ambiental y económicamente viable que permita
remplazar parte de alguno de estos materiales, se propone la utilización de
cenizas volantes, como adición en la molienda de cemento, que permita
reemplazar parte de la puzolana utilizada actualmente en el proceso de molienda
de cemento.
En la actualidad la empresa TERMOSOCHAGOTA tiene una cantidad
considerable de este material producto de su actividad industrial que puede ser
utilizado en el proceso de fabricación de cemento como material de adición,
permitiendo bajar el consumo de Puzolana en un 5% aprox. alargando la vida útil
de la mina, reduciendo el costo de producción de cemento, al mismo tiempo se
contribuye a mejorar la situación medioambiental de la región dando un manejo
adecuado de estos residuos(Cenizas Volantes), incorporándolos de manera
controlada al proceso de molienda.
Para esto Holcim en la planta Nobsa cuenta con una instalación que permitiría el
manejo de estos materiales, realizando una inversión para adecuarlas a los
requerimientos necesarios que permitan el manejo seguro de este tipo de material
y su incorporación controlada en el proceso de molienda.
14
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Formular una propuesta para la utilización de Cenizas Volantes como adición en la
fabricación de cemento, que permita remplazar parte de la puzolana utilizada
actualmente en el proceso de producción de la empresa cementera HOLCIM
COLOMBIA S.A.
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
-
Diseñar una propuesta logística para el manejo y utilización de las cenizas en
las instalaciones de la planta; desde el origen del material hasta la disposición
final.
-
Evaluar el impacto en el costo de fabricación del cemento al remplazar
Puzolana por cenizas volantes como adición en la molienda.
-
Presentar recomendaciones para la implementación de la propuesta diseñada
y una visión sobre las perspectivas y consecuencias de su utilización en el
largo plazo.
15
3. MARCO REFERENCIAL
3.1 MARCO TEORICO
3.1.1 Valorización de las Cenizas volantes en la industria cementera. Se
puede definir las cenizas volantes como el producto sólido y en estado de fina
división procedente de la combustión de carbón pulverizado en los hogares de
centrales termoeléctricas y que es arrastrado por los gases del proceso y
recuperado de los mismos en los filtros.
Las cenizas volantes se han considerado tradicionalmente como un subproducto
que se ha ido llevando a vertederos en las cercanías de las centrales eléctricas.
Dado el carácter pulverulento de este producto el transporte y apilado tiene que
hacerse con adición de agua incluso en zonas donde ésta escasea. Así se han
formado escombreras de cientos de miles de toneladas que ha habido que
restaurar y acondicionar para evitar el peligro de arrastre y contaminación de
zonas vecinas.
La industria cementera, dentro de su búsqueda constante de materiales
alternativos que aporten nuevas cualidades a los cementos a la vez de ahorros
energéticos, ha estudiado las cenizas volantes. Las investigaciones que se han
llevado a cabo detectaron en este producto un poder puzolánico similar a los
materiales naturales de origen volcánico que adicionados al cemento, son capaces
de reaccionar con los productos de hidratación aportando nuevas propiedades al
producto final. Así los cementos con adición de cenizas volantes producen
hormigones más compactos, por lo tanto más impermeables y como
consecuencia, menos expuestos a agresiones de agentes exteriores siendo por
ello más durables. Además con cenizas volantes se han podido fabricar cementos
para usos específicos, como es el de hormigones, especialmente recomendado
para presas, bases de carretera y en general grandes masas de hormigón, debido
al bajo calor de hidratación que se consigue con la sustitución de hasta el 50% de
clinker por cenizas volantes.
La sustitución de cenizas volantes en el cemento produce también una reducción
en la tasa de emisión de CO.
Las cenizas volantes producidas en las centrales termoeléctricas, debido a su
empleo como adición al cemento, han dejado de ser un subproducto, su empleo
produce claras ventajas como la eliminación de vertederos, reducción de de la
tasa de emisión de anhídrido carbónico en la producción de cementos especiales.
Los estudios realizados sobre este producto y el éxito conseguido en su empleo
nos deben abrir las puertas para seguir investigando otras posibilidades como es
16
la recuperación de vertederos, donde existen porcentajes de carbón sin quemar,
que podría separarse de las cenizas para incorporarse al combustible empleado
en la central, recuperando las cenizas.
3.1.2 Captación y almacenamiento de las cenizas. La producción anual de
cenizas, provenientes de las centrales térmicas es de varios miles de toneladas. El
volumen de polvo que las centrales lanzarían a la atmósfera sería enorme si las
instalaciones no estuviesen convenientemente acondicionadas para retener la
mayor parte de aquel, ya sea por vía mecánica, hidráulica, o electrostática. Los
gases resultantes de la combustión se hacen pasar por separadores de polvo,
estos pueden ser simples ciclones, en los cuales se hace perder energía cinética a
las partículas sólidas, mediante obstáculos interpuestos en el camino, o
precipitadores electrostático los cuales son equipos más modernos. Luego se
añade agua a la ceniza (para facilitar su manipulación y traslado), dicha mezcla se
bombea a un depósito de captación, donde finalmente, la ceniza se deja
sedimentar. Esta retención de cenizas en las centrales ocasiona serios
inconvenientes para su manejo posterior.
Durante muchos años se pensó que las cenizas eran un residuo inútil y carente de
valor económico, que ocupaba grandes escombreras con la consiguiente
inutilización de los terrenos adyacentes a las centrales. Estas escombreras,
incluso constituyen un serio peligro por las probabilidades de derrumbe que
presentan y su contaminación al medio ambiente.
3.1.3 Composición Físico Química de las Cenizas. Si se ubican a las cenizas
dentro de un diagrama triangular, sílice-alùmina-cal, veremos que estas en general
son pobres en cal y que se encuentran en la zona de las puzolanas, es decir, que
necesitan la adición de CaO para desplazarse hacia la zona de los cementos. El
tamaño de los granos de las cenizas volantes oscila entre 0,5 y 300 micrones,
alcanzando excepcionalmente los 500 micrones, las cenizas propiamente dichas
están en el intervalo de 0,5 a 100 micrones.
La densidad de estas varía entre los 2,2 a 2,5 Kg/litro, su color es gris-negruzco,
oscureciéndose dependiendo del carbón de donde proviene.
3.1.3.1 Composición química. Esta suele variar de una ceniza a otra, según el
carbón del que proceda y de la marcha de las calderas en las cuales se produce la
combustión. Las cenizas volantes contienen un alto porcentaje en sílice vítrea
activa, que al combinarse con la cal libre, en el momento del fraguado del cemento
da un compuesto estable e insoluble, llamado silicato monocálcico.
En general, las cenizas utilizadas actualmente contienen altas concentraciones en
sílice y bajas en cal, siendo variable la proporción de sesquióxido. Así unas son
ricas en óxidos de hierro y otras los son en alúmina. El análisis químico indica una
gran semejanza entre las cenizas de carbón y las arcillas. Los porcentajes de
sílice, alúmina y óxido férrico, las hacen aptas para ser utilizadas como
17
componentes sílicos, sustituyendo a la arcilla clinker de cemento Pórtland, y las
puzolanas naturales en la preparación de cementos adicionados. En resumen el
análisis químico de las cenizas volantes indica: alúmina, sílice, óxidos y sulfatos
cálcicos, óxidos de hierro, combinaciones de fósforo, óxidos alcalinos, óxidos de
magnesio, etc. (Ver Tabla 1).
Tabla 1. Composición típica de las cenizas volantes.
CONSTITUYENTE
PORCENTAJE %
SiO2
20 - 60
AL2O3
20 - 40
Fe2O3
3 - 17
CaO
2 - 10
MgO
1-3
SO3
0,3 - 3
K 2O
2-5
Na2O
0,4 - 2
MnO
< 0,3
Fuente: Holcim Icm (documentación Técnica).
Además de los minerales mencionados, se ha podido comprobar la existencia de
numerosos elementos en muy pequeñas proporciones. Son los denominados
"elementos trazas", algunos de interés industrial. Entre ellos se puede encontrar:
germanio, vanadio, zinc, cobalto, níquel y gelio. La existencia de estos elementos
radica en que durante la combustión del carbón, los metales citados se volatilizan
enriqueciendo la fracción de cenizas volantes.
3.1.3.2 Actividad Puzolánica. Esta propiedad las hace muy aptas para su
adición al cemento Pórtland, en proporciones variables del 10% al 40%. En efecto,
su capacidad para fijar la cal de la hidrólisis del cemento, hace que el
conglomerante mixto Pórtland-cenizas tenga propiedades muy apreciadas.
3.1.3.3
Extrema Finura. Las cenizas volantes, tienen una finura que
principalmente depende del grado de molienda del carbón utilizado en la central,
pero que en general, suele ser comparable al del cemento Pórtland. Se han
realizado muchas investigaciones en las cuales se pudo probar que el grado de
actividad puzolánica aumenta con el grado de finura de las cenizas. Sin embargo,
las cenizas sólo se deberían moler cuando se desea obtener un cemento de alta
resistencia inicial.
18
Es necesario aclarar que la calidad de la ceniza, entonces, depende de la finura,
de la composición química y de la composición mineralógica. Por otro lado la
presencia de carbono proveniente de combustiones incompletas, constituye un
factor perjudicial en la calidad de las cenizas.
3.1.4 Clasificación de las Cenizas según su Origen y Composición.
3.1.4.1 Cenizas Silico-Aluminosas. Son las producidas a partir de carbón
bituminoso y las más importantes por sus propiedades puzolánicas.
3.1.4.2 Cenizas Sulfocalcicas. Son las producidas a partir de lignitos, este es un
tipo de carbón que, entre otros minerales tiene yeso y calcáreos, dando como
residuo de combustión, sulfato de calcio y óxido de calcio libre. Estas cenizas
pueden fraguar y endurecer mezcladas con agua.
3.1.4.3 Cenizas no características. Hay cenizas que por su composición química
irregular y propiedades inciertas, no pertenecen a ninguna de las dos clases
anteriores, carecen de importancia en la fabricación de cementos con cenizas.
3.1.5 Utilización de Cenizas en la fabricación de Cemento. En las primeras
fases del endurecimiento del cemento, las cenizas se comportan como inclusiones
extrañas, envueltas por una fina película de agua en los poros del cemento.
Durante la hidratación del cemento, el hidróxido de calcio reacciona con la parte
vítrea de las cenizas, produciendo un ataque superficial y conduciendo a un
sistema progresivo de oclusión de los poros, crecimiento cristalino y formación
continua de silicatos de calcio.
Estudios de microscópica de barrido muestran, que a los siete días la superficie de
ceniza está bien atacada y a los veintiocho días la reacción es visible. A la edad
de tres meses camadas de dos micrones de hidrosilicatos de calcio (tobermorita)
pueden ser identificados en la superficie de las cenizas. Según investigadores ésta
es la causa de las altas resistencias que tienen las mezclas Pórtland-cenizas a
edades avanzadas.
3.1.6 Impacto de las Cenizas Volantes en los parámetros de calidad del
Cemento. La calidad del cemento se determina por su constitución química y
mineralógica su comportamiento en el desarrollo de resistencias, los tiempos de
fraguado, la consistencia normal y la resistencia a la corrosión.
La composición del cemento Pórtland esta dentro del intervalo de 60-67 % de cal,
17- 25 % de sílice, 2-8 % de alùmina y 0 – 6 % tritóxido de azufre, derivado
principalmente del yeso agregado. 0.1 al 5 % es magnesio y 0.1 – 1.5 % son
álcalis. La normatividad existente respecto a los tipos y a la calidad del cemento
Pórtland esta dada por la norma técnica colombiana NTC – 121. Para asegurar el
19
cumplimiento de las normas y de los requerimientos del mercado el control de
calidad se realiza desde las materia primas y en forma continua durante todo el
proceso de selección dosificación y mezcla.
Con respecto a las cenizas volantes existen dos factores importantes que deben
ser considerados por su incidencia en el desempeño del cemento, estos factores
son: El máximo contenido de carbón residual (inquemados) y la granulometría de
las cenizas. La única especificación existente para la fabricación de cemento con
cenizas volantes esta dada por la norma europea EN 197- 1/95 en la que
establece un contenido máximo de carbón del 5%. Esta norma además establece
las cantidades de oxido de sílice asociadas a las esferas puzolanicas, una
resistencia mínima de compresión a la edad de 28 días de 10 N/mm2, para las
cenizas de altos contenidos de oxido de calcio, así como una expansión máxima
de 10 mm.
Dentro de los efectos que produce un alto contenido de carbón en las cenizas
volantes sobre el desempeño del cemento, se encuentra un cambio de color en el
producto, retardos en los tiempos de fraguado, menor velocidad de desarrollo de
resistencias y un mayor requerimiento de agua de amasado.
3.1.7 Ventajas de la utilización de Cenizas - Cementos. Comparando a los
cementos sin el agregado de cenizas, se puede comprobar lo siguiente:
-
La adición de cenizas volantes acelera la reactividad del C3S (Silicato Tricàlcico) y
del C3A (Aluminato Tricàlcico) y retarda la reactividad del C2S (Silicato Dicalcico)2
a los 28 días el tenor de C2S de los cementos con adición de cenizas volantes es
nítidamente mayor.
-
El contenido de silicatos hidratados del grupo de la tobermorita es mayor a edades
avanzadas en los cementos con cenizas.
-
La carbonatación es más intensa en los cementos con adición de cenizas.
-
El contenido de agua combinada en los cementos con cenizas volantes es menor
en las primeras edades y mayor en las edades más avanzadas, con respecto a los
cementos puros.
-
El sulfato de calcio presente en las cenizas volantes, tiene mayor efecto en la
hidratación del clinker que el yeso del cemento Pórtland normal.
La concentración inicial del Ca(OH)2 es mayor en cementos con cenizas volantes
disminuyendo con el tiempo, porque parte se combinará formando silicatos de
calcio hidratados.
-
2
Principales componente químicos del Clinker que contribuyen en las resistencias del cemento.
20
3.1.8 Ventajas del empleo de cenizas volantes. Las ventajas que se derivan del
empleo de las cenizas volantes como adición en la fabricación de cemento son
las siguientes:
3.1.8.1 Reducción del costo, debido a la disminución del consumo de puzolana en
el cemento
3.1.8.2 El empleo de las cenizas volantes en el hormigón, ya sea utilizando
cemento puzolánico, o bien incorporando las cenizas en suspensión directamente
en la hormiguera, modifica alguna de sus propiedades más importantes tales
como la maniobrabilidad, resistencia, contracción del fraguado, el calor de
hidratación, la permeabilidad, la durabilidad y la reacción álcali-árido las
velocidades de reacción de las reacciones puzolánicas, de las cenizas volantes,
aumentan apreciablemente con la temperatura, lo que motiva un desarrollo más
rápido de las resistencias, lo cual tiene especial importancia, en la fabricación de
piezas de hormigón y premoldeado.
3.1.9 Proceso de Fabricación de Cemento Pórtland. La producción de
cemento utiliza residuos de otras industrias por ejemplo la escoria de alto horno
proveniente de la fabricación del acero bajo condiciones específicas, este puede
ser el caso de las cenizas volantes, principalmente por que disminuye los costos
de trituración y molienda de las materias primas
3.1.9.1 El sistema de Molienda. El sistema de molienda en la mayoría de las
plantas cuenta con molinos de bolas o de rodillos, separadores, ventiladores y
filtros de mangas.
El Clinker Prensado, el yeso, y las Adiciones, adecuadamente dosificados,
ingresan al molino de Cemento, el producto saliente posee una determinada
granulometría o finura y se llama CEMENTO. (Ver Figura 1).
21
Figura 1. Sistema típico de molienda de cemento.
Fuente: Holcim: gráficos de control de proceso.
22
3.1.10 Fabricación de cemento. (Ver Figura 2).
Figura 2. Diagrama de Flujo Proceso de fabricación de Cemento.
ML1
Tolva
Caliza
Prehomogenizacion
Trituradora
Caliza
ML 1
Silo carbón
Pulverizado
Trituradora
Adicionados
Prensa
Rodillos
Horno
PC 1
CL 1
CL3
CL 5
H 1
PX1
Tolva
Enfriador
SP 1
Tolva
ML
1
Molino de
Cemento
Escoria
Tolva
Yeso
CL 2
CL 4
Carbón
Puzolana
Correctivo 1
Mix
Correctivo 2
Gamma-Metrics
Tolva
ML
2
Silos
Empaque
Empacadoras
Silos
Granel
Molino de
Cemento
Fuente: Holcim diagrama de proceso planta Nobsa.
El cemento es un producto pulverulento e hidráulicamente activo, es decir, que
genera resistencias mecánicas al hidratarse. Se fabrica a partir de una mezcla de
clinker y yeso que actúa como controlador de fraguado. Además se le pueden
añadir otro tipo de adiciones activas como cenizas volantes, escorias de alto
horno, caliza, humo de sílice o puzolanas.
El proceso de fabricación de cemento consta de 6 etapas importantes que se
explican brevemente a continuación.
3.1.10.1 Obtención de las materias primas. Las materias primas para la
fabricación de clinker son dos principalmente, un aporte de carbonato
generalmente calizas o margas, que son las encargadas de aportar el CaO que
luego reaccionará en el horno para formar los silicatos que son los componentes
realmente activos en el clinker y un aporte de fundentes, generalmente arcillas o
23
pizarras que son las encargadas de aportar los óxidos que funcionan como
fundentes y que contribuyen a la formación de fase líquida en el horno facilitando
las reacciones.
3.1.10.2 Preparación de las materias primas. Uno de los factores más
importantes en la fabricación del clinker es la alimentación del horno con un
material de composición homogénea. Para conseguir esto el material sufre un
proceso de prehomogeneización en unas grandes pilas formadas por capas que
luego se cortan en sentido transversal. La materia prima para la fabricación del
clinker debe tener un porcentaje determinado de cada uno de los óxidos y suele
ser necesario el aporte de adiciones correctoras de la composición ferrita,
magnetita, alúmina, sílice, caliza, etc.
3.1.10.3 Molienda de crudo. El material aportado al horno debe ser finamente
molido con la ayuda de molinos, generalmente verticales. El resultado de esta
molienda es un material que recibe el nombre de harina o crudo que es
almacenado en unos silos dotados de un sistema de homogeneización neumática.
3.1.10.4 Cocción en el horno rotativo. El crudo es introducido a través de un
intercambiador de ciclones donde el material se calienta con los gases del horno
en contracorriente hasta alcanzar una temperatura de unos 600 ºC a la entrada del
horno.
Una vez en el horno, el material sufre una serie de reacciones a altas
temperaturas (1400ºC) para formar los componentes básicos del clinker que le van
a conferir sus propiedades (C3S, C2S, C3A y C4AF). El clinker a la salida del horno
debe sufrir un proceso de enfriamiento rápido con el fin de que no se revierten las
reacciones que tienen lugar en el horno.
El aporte calorífico del horno se realiza mediante la combustión en un quemador
de combustibles principalmente carbón. Hoy en día muchas fábricas utilizan
residuos industriales (aceites, disolventes o neumáticos usados) como
combustible, valorizando así los mismos y evitando los posibles daños en el medio
ambiente que su almacenamiento provoca. Dependiendo de las necesidades de
producción el clinker producido puede pasar al molino de cemento o bien
almacenarse en silos.
3.1.10.5 Molienda de Cemento. En esta etapa el clinker se mezcla con el yeso
(regulador de fraguado) y con las posibles adiciones que se tenga para
introducirlas en los molinos de bolas para su molienda. Una vez alcanzada la
finura deseada, el producto que obtenemos finalmente es el cemento.
3.1.10.6 Almacenamiento y despacho. El cemento se almacena por tipos de
producto en silos donde espera a ser ensacado o despachado directamente en
forma de granel.
24
3.2 MARCO CONCEPTUAL
3.2.1 Cenizas volantes. (Ver Figura 3).
Figura 3. Cenizas volantes.
Fuente: Imagen disponible en: <http://www.ija.csic.es/gt/geoamb/
imagenes/cenizas.jpg>
Las cenizas volantes son materiales inorgánicos pulverulentos producidos durante
los procesos de combustión y gasificación de carbón, constituidas por partículas
esféricas (compuestas principalmente de SiO2 y Al2O3, y en menor proporción por
óxidos de Ca, Fe, S… y elementos traza), cuarzo, mullita, magnetita, anortitaalbita, anhidrita, ettringita, tridimita-cristobalita, hematites y cal.
Se han estudiado diferentes tipos de cenizas volantes con diferentes
composiciones, para determinar la idoneidad de cada una de ellas en diferentes
aplicaciones. Dicha investigación se ha centrado en determinar los parámetros
que condicionan su uso en extracción de sílice y síntesis de zeolitas pero además,
dichos resultados sirven también para evaluar la idoneidad de éstas cenizas en
otras aplicaciones. Las principales características halladas son su contenido en
elementos mayoritarios y trazas, composición mineral, parámetros físicos (tales
como tamaño de grano, porosidad, densidad y morfología), propiedades de
lixiviación y movilidad de los elementos mayoritarios y trazas de las cenizas
volantes.
Según la definición de la norma UNE 83-415, la ceniza volante es el producto
sólido y en estado de fina división, procedente de la combustión de carbón
pulverizado en los hogares de centrales térmicas, que es arrastrado por los gases
del proceso y recuperado de ellos, en los filtros. En esta norma, el término ceniza
volante no es aplicable a los productos separados o condensados de flujos de
gases procedentes de otros procesos industriales.
25
La ceniza volante, como subproducto, es utilizada para la fabricación de vidrio,
cerámica, ladrillos, para capas de afirmados de carreteras, para cama de tubos, y
elaboración de hormigones. En el último caso, la ceniza volante se puede
adicionar de tres formas diferentes.
3.2.1.1 Adición activa incorporada directamente en la mezcladora.
-
Adición inerte, es decir, como elemento sustituto o complementario de las
fracciones finas de los áridos, cuando éstos son deficitarios en ellas.
-
Molida conjuntamente con el clínker en la preparación de Varios tipos de
cementos como el I, IV y V (teniendo en cuenta el Pliego RC-93)3.
3.2.2 Puzolana. Material silíceo o sílico-aluminoso, que por si mismo puede tener
poca o ninguna actividad hidráulica pero que, finamente molido y en presencia de
agua, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio para formar compuestos
que poseen propiedades hidráulicas.
3.2.2.1 Puzolanas naturales.
3.2.2.1.1 Cenizas volcánicas. Se forman por erupciones de carácter explosivo, en
pequeñas partículas que son templadas a temperatura ambiente, originando la
formación del estado vítreo.
3.2.2.1.2 Tufos o tobas volcánicas (zeolitas). Producto de la acción hidrotermal
sobre las cenizas volcánicas y de su posterior cementación diagenética.
3.2.2.1.3 Tierras de diatomeas (diatomitas). Puzolanas de origen orgánico,
depósitos de caparazones silíceos de microscópicas algas acuáticas unicelulares
conocidas como diatomeas.
3.2.2.2 Puzolanas artificiales. Sub-productos industriales y materiales tratados
térmicamente.
3.2.2.2.1 Cenizas volantes (fly ash). Subproducto de centrales termoeléctricas
que utilizan carbón pulverizado como Combustible. Polvo fino constituido
esencialmente de partículas esféricas.
3 Pliegos de Prescripciones Técnicas Generales para la Recepción de Cementos (RC-93). aprobada por Real
Decreto 776/1997, de 30 de mayo (B.O.E. 13 de junio de 1977) Define las condiciones de suministro y las
prescripciones generales que deben satisfacer los cementos para su recepción y, cuando así se exija, los
métodos de ensayo para comprobar el cumplimiento de tales prescripciones
26
La Norma ASTM C 618 define dos clases de cenizas volantes Clase F producidas
por la calcinación de carbón antracítico o bituminoso son cenizas que poseen
propiedades puzolánicas.
Clase C producidas por la calcinación de carbón sub-bituminoso o lignito esta
clase de cenizas, además de tener propiedades puzolánicas, también tienen
propiedades cementantes.
27
4.
METODOLOGÍA
La metodología empleada para desarrollar el presente proyecto es la de PMA
(Project Management Approach) metodología que actualmente esta estandarizada
en Holcim, para el desarrollo de proyectos.
4.1 FASE I DEFINICION DEL PROYECTO
4.1.1 Paso 1 Análisis de la situación actual.
4.1.1.1 Causa raíz para iniciar el proyecto.
4.1.1.1.1 Causa uno. La composición de 1 tonelada de cemento el proceso de
molienda se ajusta a los siguientes materiales: Clinker en un 56% (Mineral artificial
que se fabrica en la planta en el horno de Clinker, en donde el principal material
es la caliza), puzolana en un 37%, yeso en un 5% y caliza en un 2%.
Se propone bajar el volumen de producción de puzolana en un 5% y reemplazarlo
por ceniza volante la cual tendría un costo menor comparado con el de la
puzolana.
En el costo de de la puzolana se incluye los diferentes impuestos que se deben
pagar por concepto de regalías, transporte, el costo medioambiental que implica la
recuperación de las zonas de explotación y los demás impuestos asociados a la
explotación de recursos no renovables.
El costo por tonelada de ceniza incluye el acuerdo de precio por negociación con
Termosochagotá a un valor estimado, según conversaciones previas de $ 500 por
tonelada, mas el precio del flete desde la planta en Paipa, hasta las instalaciones
de Holcim Colombia S.A. planta Nobsa.
Se estima un ahorro del 0.4% en el total de los costos de producción de molienda
de cemento, favoreciendo el resultado anual del costos de producción.
En la Tabla 2 se explican los porcentajes de utilización en contenido, en dinero y el
porcentaje de ahorro de fabricar 1 tonelada de cemento con Puzolana comparado
con la utilización de cenizas volantes.
28
Tabla 2. Costos de producción utilizando puzolana o 5% de cenizas.
Costo de producción de 1 ton de cemento utilizando Puzolana
Componenetes
Clinker
Puzolana
Yeso
Caliza
Costo Total
% en contenido
56%
37%
5%
2%
100%
% en dinero
56%
37%
5%
2%
100%
Costo de producción de 1 ton de cemento utilizando 5% de cenizas
Componenetes
Clinker
Puzolana
Ceniza
Yeso
Caliza
Costo Total
% en contenido
56%
32%
5%
5%
2%
100%
% en Dinero
56,0%
35,2%
1,4%
5,0%
2,0%
99,6%
0,4%
$ 231,6
1000000,0
% Ahorro en Dinero
Total en dinero por tonelada
Presupuesto Producción
Estimado de ganancia en un año
$ 231.600.000
Fuente: GIL, Claudia y PLAZAS Ricardo.
4.1.1.1.2 Causa dos. La compañía Termosochagota, en la actualidad tiene una
producción diaria de 200 ton. de ceniza fresca producto de su proceso de
generación de energía, las cuales debe darle un manejo adecuado que permita
eliminar el foco de contaminación generado actualmente en los botaderos donde
ha venido depositando este material por varios años.
4.1.1.1.3 Causa tres. Partiendo del hecho que materiales como la Puzolana
tradicionalmente empleados como adición en la fabricación de Cemento proceden
en la mayoría de los casos de fuentes naturales no renovables, se propone que se
sustituya parte de este material natural por uno artificial y disminuir en parte el
impacto ambiental generado tanto por la explotación minera, como por la
disposición actual de la ceniza generada en la termoeléctrica.
29
4.1.1.2 Objetivos del cliente relacionados con el proyecto.
-
Bajar el consumo de puzolana en un 5%, remplazándola por cenizas volantes
generadas en Termosochagota logrando de esta manera un ahorro en el costo
de las materias primas empleadas en la adición de cemento, específicamente
en la puzolana, por lo tanto se alargaría la vida útil de la mina de puzolana
como una contribución a la reducción del impacto ambiental generado por las
explotaciones mineras.
-
Alargar la vida útil de la mina de puzolana, minimizando el impacto Ambiental
generado por la explotación de este mineral.
-
Contribuir con la empresa Termosochagota para dar una solución
medioambiental al manejo adecuado de las cenizas volantes producidas en su
proceso de generación de energía.
4.1.1.3 Misión del proyecto. Proponer una alternativa viable que permita reducir
el consumo de puzolana, empleada actualmente como adición, en la molienda de
cemento, remplazándola por ceniza volante generada en el proceso termoeléctrico
en Termosochagota, logrando una disminución en el costo de las materias primas
y contribuir de una manera eficiente con el medioambiente ofreciendo una solución
al manejo seguro de este tipo de material.
4.1.2 Paso 2 Análisis de los afectados. Para el análisis de los afectados, es
necesario describir cada una de las personas o grupo de personas que estarán
interesados en el proyecto, describir el interés en el mismo y las medidas a tomar
para cumplir sus expectativas, las cuales son descritas en la Tabla 3.
Tabla 3. Análisis de los afectados.
Afectados
Personal de
operación
Interés en el proyecto
Medidas a Tomar
Optimizar El manejo de este material de
Manejo de una nueva
manera que se pueda controlar su dosificación
materia prima para adición
a molino.
Personal de
Capacitación y participación por parte del
Conocimiento y operación
operación
personal de operación; tanto en la puesta en
del nuevo sistema para
marcha como en la operación del nuevo
adición de ceniza
sistema de adición.
Personal de
Nuevos equipos para realizar Integrar estos equipos al sistema SAP con su
Mantenimiento mantenimiento en el área de respectiva codificación para que salgan las
rutas periódicas de mantenimientos.
cemento.
Coordinador de Optimizar costos de
Compromiso y apoyo directo para realizar las
Producción
molienda de Cemento.
acciones de mejora propuestas.
Logro de metas
presupuestadas (Indicadores
Técnicos).
Fuente: GIL Claudia y PLAZAS Ricardo.
30
4.1.3 Paso 3 Búsqueda de las lecciones aprendidas. Por experiencias de otras
plantas del grupo Holcim, al utilizar cenizas volantes en el proceso de molienda se
han podido obtener resultados como la reducción del nivel de emisiones de CO2
por tonelada de cemento producido debido a que el porcentaje de clinker
empleado en la molienda de cemento disminuye al adicionar las cenizas.
-
Se debe controlar la cantidad exacta de cenizas volantes adicionadas a la
molienda, para no afectar en ningún caso la calidad y Resistencia del cemento
-
Para dosificar la adición es recomendable utilizar equipos que nos permitan
controlar de forma eficiente el manejo de las cenizas.
Actualmente los sistemas de pesaje Schenck aplicados en la compañía han
dado muy buenos resultados para control de alimentación de materiales, con
una precisión de 1%, se propone la utilización de este tipo de Equipos en el
manejo de las cenizas en la adición de la Molienda de Cemento.
-
-
Se debe controlar las emisiones que se puedan generar en el descargue de las
cenizas al silo de almacenamiento, como la extracción del mismo hacia el
punto donde se defina incorporarlo en el proceso. Los equipos empleados en
este movimiento de material deben tener propiedades que garanticen una
hermeticidad, fluidez del material, retención del mismo, de tal forma que se
asegure el control de emisiones.
-
Se debe controlar continuamente la calidad de las cenizas volantes que se van
a incorporar como adición, para garantizar que nos se vayan a presentar
cambios fisicoquímicos en la composición del cemento
-
La utilización de las cenizas en el proceso de molienda de cemento ha
permitido una disminución en el almacenamiento en botaderos, logrando una
mejora medioambiental en el manejo de estos residuos.
-
El costo real de las cenizas volantes esta dado por previa negociación entre las
dos empresas (Termosochagota-Holcim Colombia) se asume un costo no
superior a los $ 500 por tonelada, teniendo en cuenta los beneficios de
disponer de forma segura este material(residuo) en las instalaciones de la
planta de Cemento y adicionalmente el costo de transporte es asumido por el
consumidor (Holcim Colombia).
4.1.4 Fuente. Las lecciones tomadas en cuenta se basan en el proyecto que se
desarrollo en una de las planta del Grupo Holcim (Planta de Saraburi) en
Thailandia en Septiembre 2001. (https://web.holcim.com/ ICM Fly Ash Report
rev1.2.pdf)
31
4.1.5 Paso 4: Definición del producto o servicio
4.1.5.1 Producto o servicio
-
Utilización de un 5% de cenizas volantes provenientes de la empresa
Termosochagota para disminuir el consumo de Puzolana en la adición del
proceso de Molienda de Cemento.
-
Minimizar los impactos ambientales generados por el proceso de explotación
en la mina de puzolana. Contribuir con la disminución del impacto ambiental
generado por la disposición de las cenizas volantes en botaderos. Disminuir el
% de emisiones de CO2 por tonelada de cemento producido.
4.1.5.2 Especificaciones. Actualmente la cantidad de puzolana requerida para el
despacho anual de cemento es del 37% del total de la producción, se Propone
disminuir este consumo en un 5%, reemplazándola por cenizas volantes, las
cuales tienen un costo menor.
La calidad del cemento producido se debe mantener y en el mejor de los casos
esta debe verse beneficiada pues se garantiza un blaine4 de 3300 – 3500 cm2/g y
una resistencia a la compresión a 28 días de mínimo 380 kg/cm2
4.1.5.2.1 Uso de adiciones en la producción del cemento. Una de las opciones
a ser consideradas en la disminución del consumo de energía es el contenido de
clínker en la producción de cemento puesto que en la medida en que se aumente
la adición al cemento y dependiendo el tipo de adición5 se pueden lograr
considerables ahorros de energía y por consiguiente de combustible disminuyendo
así la emisión de gases contaminantes.
Según el estudio efectuado por La Unidad de planeación Minero Energética –
UPMEdel Ministerio de Minas y Energía y CORPODIB62, en las empresas
cementeras el porcentaje de clínker utilizado es de aproximadamente el 80%. El
porcentaje mínimo reportado fue 70% y el máximo 94% la tabla siguiente recopila
la información relacionada con las adiciones presentadas por algunas de las
empresas cementeras del país. (Ver Tabla 4).
4 Caracteristica fisico-quimica que determina la finura de los materiales en polvo tales como los cementos y
puzolanas
5 Compuestos que añadidos al clinker, modifican sus características: fraguado endurecimiento o estabilidad
de volumen del cemento inicial( Escorias de horno alto.Puzolanas naturales, Cenizas volantes, Humo de
sílice)
32
Tabla 4. Porcentaje de Clinker y Tipo de Adición
Tipo de Proceso
% de Clinker
Tipo de Adición
Húmedo
72 - 94
Ceniza volante, Caliza
Seco
70 - 86
Escoria, Caliza, Puzolana
Fuente: Formatos de información sector cementero CORPODIB.
En Tabla 5, se pueden observar los porcentajes de reducción de energía térmica y
eléctrica con respecto a la producción de cemento puro y las adiciones para la
producción de cemento en el proceso de fabricación.
Tabla 5. Tipo de Adición Vs. % de disminución de energía.
% de Disminución de
Requerimiento de energía
100
5 a 15
20
25
50
Tipo de Adición al Cemento
Puro
Caliza
Cenizas
Puzolana
Escoria
Fuente: Articulo: disminución del consumo energético en plantas de cemento Holcim
Group Support. Disponible en <Web.holcim.com>.
4.1.5.2.2 Costos de producción. La principal exigencia energética en la
producción de cementos es el combustible para el horno (Carbón Diesel, Gas).
Los mayores equipos consumidores de energía eléctrica son los molinos (de
materias primas, cemento y combustibles sólidos) y los grandes
ventiladores/exhaustotes (horno/molino de crudo y molinos de cemento).
El consumo total de energía se mueve en los rangos 3.200 a 5.500 MJ/t(Energía
Térmica) por tonelada de clínker y 90 a 130 Kwh. (energía eléctrica) por tonelada
de cemento, según el tipo de proceso, equipo instalado y calidad de gestión
operativa de la fábrica.
Dada la importancia que en el costo de producción tiene el factor energético, la
industria cementera se ha venido esforzando en optimizar la eficiencia energética,
y ha logrado una mejora continua en este aspecto.
Los costos de producción del cemento se ven reducidos básicamente por la
intervención de dos factores importantes que se mencionan a continuación:
Uno es la reducción en el factor clínker, se reduce en la medida que se pueda
agregar mayor cantidad de material de adiciones en la molienda de cemento
(Puzolana, Caliza, escoria, cenizas volantes), se reducirá los costos en cuanto a
33
consumo térmico, emisiones, y consumo de energía. Para utilizar en mayor o
menor cantidad estas adiciones en la molienda depende de las características
químicas de fabricación de clinker.
El segundo Punto tiene que ver con el rendimiento de los equipos de molienda, en
la medida que este se pueda incrementar ya sea por una menor o mayor adición,
logrando un mayor volumen de producción, el consumo energético se disminuye
en mayor cantidad, lo cual permite tener un costo mas bajo por kilowatio en la
producción de cemento.
4.1.5.2.3 Fuente de producción de ceniza. Las ceniza que se propone utilizar
proceden
de
le
empresa
Termosochagota,
termoeléctrica
ubicada
aproximadamente a 30 Km. de distancia de la planta cementera, es una ceniza
que se denomina fresca, la cual se produce durante la operación de producción
de energía eléctrica, en el proceso de combustión de carbón para la generación de
vapor necesarios para el funcionamiento del generador. (Ver Tabla 6)
Tabla 6. Composición química de la ceniza.
Muestra
#1
R170
R325
R400
SiO2
Al203
Fe2O3
CaO
H2O
Inquemados
Residuo
Insoluble
Material
Volátil
3.4
20.0
26.0
45.34
21.51
4.68
1.11
0.16
7.68
84.66
2.14
Fuente: Holcim Colombia S.A , Analisis laboratorio planta Nobsa
La producción diaria de esta ceniza es de 200 toneladas las cuales son
depositadas en un silo dispuesto para tal fin, este silo cuenta con un sistema de
extracción que permite que el material sea fácilmente cargado en equipos de
transporte tipo cisterna (pipas) controlando las emisiones al medio ambiente.
4.1.5.2.4 Como afecta las características del cemento el uso de cenizas
volantes. De acuerdo con pruebas efectuadas en varias plantas del grupo es
factible la utilización de cenizas volantes en la fabricación de cemento, se debe
controlar la composición química de esta de tal manera que permita adicionar un
porcentaje que no varié las condiciones químicas ni físicas del desempeño del
cemento.
La composición química de las cenizas de Termososchagota es de una excelente
calidad lo que nos permite adicionarla en buena cantidad sin que nos afecte las
características de nuestro producto.
Las cenizas volantes están catalogadas como una adición activa que permite el
desempeño de las resistencias del cemento a edades más largas. (Ver Figuras 4 y
5).
34
Figura 4. Esquema de las adiciones minerales.
Fuente: http://www.lomanegra.com.ar/pdf/trabajos/cah.pdf
Figura 5.
hormigón.
Influencia de las adiciones sobre el desarrollo de resistencia del
Fuente: http://www.lomanegra.com.ar/pdf/trabajos/cah.pdf
35
Puede observarse que mientras las adiciones activas se hidratan a partir de las
reacciones de hidratación del clinker Pórtland, se obtienen desarrollos un tanto
más lentos de resistencia aunque las resistencias finales son mayores debido a
una hidratación más completa del material cementicio, en cambio, el uso de
adiciones inactivas mejora la resistencia inicial de los hormigones aunque la
resistencia final es menor debido a que se dispone de menor cantidad de
partículas hidratables.
No obstante, este esquema es indicativo y muestra tendencias, ya que los
fabricantes de cemento Pórtland conocen el comportamiento de las adiciones que
utilizan para elaborar sus cementos, por lo cual puede encontrarse en el mercado
cementos con distintos tipos de adiciones se puedan obtener curvas de evolución
de resistencia similares a las que se obtendrían utilizando algunos cementos
"puros". Esto solamente puede lograrse mediante tecnología de molienda y/o
utilizando un clinker de características especiales para la elaboración de cementos
adicionados
4.1.5.2.5 Transporte y cargue. El cargue y transporte de este tipo de material
(Cenizas Volantes) se debe efectuar a través de camiones cisterna (“pipas”), los
cuales tiene una capacidad de carga de 19 ton. Promedio y se debe disponer de 2
equipos que estarán retirando material permanente mente durante un tiempo de
16 horas diarias empleando para el ciclo completo 3 horas y 40 minutos los cual
nos da 4 ciclos por equipo para un total de 76 ton por dos equipos 152 ton diarias,
En planta se cuenta con un silo de 800 ton de capacidad el cual se debe
acondicionar para que pueda recibir este tipo de material. Se debe diseñar un
sistema de descargue de los contenedores al silo y luego la extracción del silo
hacia el separador por aire del circuito de molienda donde se debe disponer el
material.
La extracción del silo se debe acondicionar con un sistema de aerodeslizadores
los cuales trasportaran el material hasta el punto de disposición con eyección de
aires de soplador para el cual permite controlar el flujo, la dosificación de salida del
silo se debe hacer con válvulas tipo beck6, que permiten una dosificación para
controlar la salida de material hacia los fluidores.
4.1.5.2.6 Logística despacho de ceniza Termosochagota. La disponibilidad de
despacho de cenizas es de 180 Toneladas diarias a su máxima carga,
Termosochagota tiene un programa de generación el cual le exige que debe estar
en operación mínimo el 80% del año es decir 9.6 meses y según la programación
de Generación reglamentada por ISA.
6
Fabricante Estaudinense de Válvulas de control de flujo de materiales especiales
36
Un horario normal de operación para retiro de este material de la planta esta
comprendido entre las 6 a.m. y 5 p.m. de Lunes a Domingo utilizando un tiempo
de cargue de 25 minutos, tiempo contabilizado desde el momento que el vehiculo
llega a la planta hasta el momento en que sale de ella nuevamente.
En caso de requerirse el despacho se puede realizar durante las 24 horas del día
sujeto a programación y acuerdos previos.
4.1.5.2.7 Aspectos medioambientales en el uso de cenizas volantes. La
problemática de la gestión de residuos industriales ha generado una atención por
parte de las empresas de producción en todo el mundo, esto debido a la
necesidad de proteger el medio ambiente. Las políticas en cada uno de los países
junto con sus legislaciones se han orientado a controlar la producción de residuos
y a gestionar adecuadamente los existentes minimizando su generación y
buscando la manera de reutilizarlos, aprovechando los recursos materiales
(reciclaje) o energéticos contenidos en ellos y eliminándolos con los mejores
método para no causar efectos negativos medioambientales.
Los principales objetivos respecto a los residuos son evitar al máximo su
generación, pero en realidad el mayor esfuerzo se centra en la eliminación
adecuada de los existentes, la realidad es que su eliminación es práctica común,
y no siempre en las condiciones adecuadas. Para evitarlo, el reciclado y
valorización son hoy por hoy las vías con mayor potencial real, desde un punto de
vista técnico, ecológico y económico.
Las fábricas de cemento ofrecen una oportunidad en este sentido, pues las
características de su proceso productivo les permiten disponer y valorizar varios
tipos de residuos con las condiciones técnicas y ambientales óptimas. Con la
prestación de este servicio la actividad industrial cementera esta ofreciendo una
solución medioambiental ecoeficiente, contribuyendo de igual manera con el
desarrollo social de la comunidad.
Es así como la utilización de cenizas volantes en el proceso de molienda del
cemento, hace que estos residuos sean dispuestos sin que genere un problema
medioambiental, si no que sean empleados como materia prima en el proceso de
molienda de cemento aportando las siguientes ventajas al entorno:
-
-
Para evitar la contaminación ambiental, una alternativa de solución es emplear
las cenizas volantes como adición en la fabricación de cemento, evitando de
esta manera la disposición en terraplenes o escombreras que es donde
normalmente se depositan.
Reducción de la explotación de canteras, sustituyendo recursos naturales por
residuos. (Puzolana por Cenizas Volantes).
Disminución del consumo energético al fabricar menos clínker gracias al uso
de las adiciones.
37
-
Reducción de las emisiones a la atmósfera al disminuir el consumo de
combustibles.
La industria del cemento ha empleado tradicionalmente ciertos residuos y
subproductos minerales de composición similar a la de sus materias primas o que
mejoran las prestaciones, calidad y resistencias de los cementos. Dadas las
enormes cantidades de materias primas que procesa el sector del cemento en
Colombia (más de 55 millones de toneladas al año), la utilización de este tipo de
materiales (Cenizas Volantes) supone un gran ahorro de recursos naturales y
evita el depósito inadecuado de grandes volúmenes de materiales aprovechables.
Estos residuos se pueden emplear en diferentes etapas del proceso productivo,
una de ellas es en la preparación inicial de las materias primas o "crudo", la otra
es la fase de molienda del clínker junto con otros minerales y la última es la
adición directa a la molienda para dar lugar al cemento.
En la molienda de cemento los materiales susceptibles de ser empleados como
componentes en la molienda de cemento (como adiciones al clínker) tienen
características que mejoran sus propiedades, tales como la finura, retención de
agua, durabilidad, resistencia mecánica, resistencia a sulfatos etc. Estos
materiales están descritos en las normas internacionales sobre la fabricación de
cementos y pueden ser naturales o provenir de subproductos de otros procesos
industriales tales como: Escoria de alto horno, Puzolanas industriales, Cenizas
volantes de central térmica, Humo de sílice de la industria de ferró aleaciones,
esquistos calcinados, Sulfato de calcio proveniente de la desulfuración de gases
industriales etc.
4.1.5.2.8 Condiciones de utilización de las Cenizas. La utilización de residuos
en las fábricas cementeras para disponerlos y utilizarlos como adición en el
proceso de molienda de cemento se realiza respondiendo a las siguientes
condiciones:
-
Suponer una mejora medioambiental global.
Mantener la seguridad de los trabajadores y de las personas en el entorno de
la fábrica.
Ser compatible con la calidad exigida al cemento y con la operación de la
instalación.
En concreto, la valorización energética de las cenizas como producto residual se
puede llevar a cabo con las siguientes garantías:
-
Solo se dispondrán cenizas de calidades aceptadas tras un control de su
composición química y una verificación de sus características físicas,
evaluadas en el laboratorio de control de calidad la planta de Holcim en
Nobsa
38
-
Termosochagota asegura la calidad de las cenizas debido a la estabilidad de
su proceso de producción continua de energía, teniendo en cuenta sus equipos
de control de última tecnología y altos estándares de calidad en sus procesos.
-
Durante su control , tanto los parámetros que aseguran la adecuada adición,
como las emisiones del proceso, son controladas, verificando que se adecuan
a las condiciones establecidas por la casa matriz, legislaciones del país y las
autoridades competentes, las cuales actualmente son mucho más estrictas en
el cumplimiento de la legislación ambiental aplicable, garantizándose que no se
perjudica en modo alguno el comportamiento ambiental de la fábrica, la salud
de las personas y en general la calidad del producto final, punto de mucha
relevancia para la empresa y el grupo Holcim.
-
La disposición de las cenizas en el molino de cemento se hará de forma segura
y controlada, evitando emisiones fugitivas que pueden llegar a perjudicar a
trabajadores y al medioambiente, si no se realizan la disposición correcta con
la infraestructura adecuada
4.1.5.2.9 Aspectos a tener en cuenta para el manejo de las cenizas volantes.
Análisis. Deben determinarse las características de las partículas residuales o
cenizas volantes mediante la implementación en la planta de un laboratorio de
análisis o mediante análisis realizados en laboratorios certificados por las
autoridades ambientales.
Manipulación. Como las cenizas volantes están compuestas por partículas
micrónicas y submicrónicas deben manejarse con mucho cuidado para evitar
emisiones fugitivas de polvo. Para tal fin deben instalarse equipos de control
automático que permitan regular los flujos de material evitando emisiones que
puedan contaminar el medioambiente.
Transporte. Los contenedores de los vehículos en que se transporten las cenizas
deben estar en perfectas condiciones técnico-mecánicas, que den confiabilidad
para transportar este tipo de material dentro y fuera de la planta.
Disposición. Para la disposición de las cenizas volantes en el proceso de
fabricación de cemento, se debe contar con toda la infraestructura adecuada que
permita demostrar ante las autoridades ambientales que el manejo de este tipo de
materiales se realiza de forma segura y sin riesgo alguno para la comunidad y el
medio ambiente.
4.1.5.2.10 Propuesta de Infraestructura. En la actualidad en la planta cementera
de Holcim existe una instalación que está en reserva (stand by) y que realizando
una serie de adecuaciones de tipo mecánico, eléctrico y de control se pueden
acondicionar para permitir la recepción y disposición de cenizas al molino de
39
cemento # uno que es el encargado de moler el cemento Pórtland en todo el
proceso
En la actualidad existe un silo en concreto cuya capacidad de almacenamiento es
de 600 toneladas, a este silo de le debe realizar una limpieza interna, que permita
realizar la instalación de los elementos de extracción del material los cuales van a
permitir que el material fluya fácilmente del silo y no se presenten pegaduras o
adhesión a las paredes del mismo.
A este silo externamente se le debe instalar un sistema que permita descargar los
contenedores que transportan las cenizas y llevarlas hasta la parte superior del
mismo, para depositarla en él, este sistema es un ducto que va a lo largo del silo
y trabaja con inyección de aire comprimido que permite la presurización del
contenedor para que la ceniza pueda ser transportada neumáticamente hacia el
silo.
Para la extracción del silo se debe contar con válvulas reguladoras de flujo que
permitan controlar la alimentación dado las características especiales del mismo,
estas válvulas le entregan el producto a un transportador neumático,
aerodeslizador el cual lo llevara directamente a la bota del elevador de canjilones
de salida del molino para ser conducido junto con la producción del mismo al
separador donde se mezclara con el cemento en la cantidad definida. En este
trayecto se debe instalar una bascula pesadora que permita controlar la cantidad
de ceniza que se va a adicionar en determinado momento, y de igual forma saber
la cantidad de material que se consume para mantener un stock suficiente de
material para una operación continua de adición en el molino.
Actualmente en el mercado se encuentran proveedores que pueden ofertar este
tipo de equipos tanto válvulas como basculas, e inclusive compañías como
SIMENS o EQUIPOS Y CONTROLES por mencionar dos, que ofrecen este tipo
de instalaciones garantizando su funcionamiento y operatividad. Esta puede ser
una muy buena opción ya que se puede contar con la experiencia de este tipo de
empresas que ya han realizado el montaje de estas instalaciones en otras plantas
del mundo.
El aire que se emplea para la extracción del silo y transporte de las cenizas hasta
el elevador del molino debe ser seco, por esto se debe emplear aire de soplador
que garantiza que esta libre de humedad que pueda causar problemas en el
manejo de las cenizas y en los equipos que componen el sistema. (Ver Figura 6).
40
Figura 6. Detalle donde se incorporaría la ceniza al sistema, bota del elevador de salida del molino.
Fuente: Holcim, pantallas de Sistema de Control
En la Tabla 7 se muestran los datos técnicos del molino de cemento uno.
D A T O S D E D IS E Ñ O
D iá m e tr o d e l M o lin o
4 .2 m
L o n g itu d d e l M o lin o
1 3 .5 m
R e la c ió n L /D
3 .2 m
N u m e ro d e c á m a ra s
2
D A T O S D E O P E R A C IÓ N
P r o d u c c ió n n o m in a l
1 2 0 a 1 6 0 t/h
P o te n c ia d e l m o to r p r in c ip a l
3200 kW
T ip o d e a c c io n a m ie n to
D P iñ ó n – c o r o n a
V e lo c id a d d e l m o lin o
1 5 .2 R .P .M
P ro v e e d o r
P o ly s iu s
41
Figura 7. Esquema de un molino de cemento
Fuente: documentación FLSMITH.
Figura 8: Esquema de la instalación una vez se acondicione
42
4.1.5.3 Restricciones de costo/ tiempo (según el cliente). Las principales
restricciones que se pueden presentar para la ejecución de este proyecto depende
de la evaluación técnico económica, pues este proyecto y los trabajos que
implican llevarlo a cabo no están considerados dentro del plan de inversiones de
la Compañía, por lo tanto las obras se deben realizar en un tiempo no mayor a
seis meses.
El proyecto de utilizar cenizas volantes en el proceso de molienda será puesto a
consideración de la gerencia de planta, para la asignación del presupuesto
requerido en el desarrollo del proyecto, es de resaltar que la viabilidad de este
proyecto genera beneficios económicos brindando soluciones medioambientales
viables.
Este Proyecto será una herramienta que contribuirá con parte de la recopilación de
Información requerida durante su desarrollo.
4.1.5.4 Suposiciones y/o condiciones especiales. El proceso no debe sufrir
ningún cambio que implique riesgos en los equipos o en la variabilidad del
producto final (Cemento), garantizándole al cliente un producto de alta calidad.
Las cenizas provenientes de Termosochagota son de calidad uniforme llamada
ceniza fresca, y es la que se utilizará en el proceso de Molienda.
La utilización de las cenizas contribuye de manera directa con la disminución del
impacto medioambiental, generado por el manejo que se le da actualmente
4.1.6 Paso 5: Calendario de hitos (Entregables). Los hitos o entregables son
analizados, como los pasos a tener en cuenta para poder llegar al resultado final,
en los cuales se analiza el tiempo necesario para realizar la actividad, fecha de
término o compromiso y responsables, los cuales son descritos en la Tabla 8.
Tabla 8. Calendario de hitos.
Hito
Tiempo
requerido
Recopilación de Información
relevante
Dos meses
Evaluación
de
la
infraestructura existente
Tres semana
Estudios de Ingeniería
Tres semanas
Diseñar
propuesta
de
Instalaciones Requeridas
Un Mes
Entrega Propuesta
Una semana
Fuente: GIL Claudia y PLAZAS Ricardo.
43
Fecha de
termino
Responsable
Agosto
RPR/CGV
Octubre.
Noviembre
RPR/CGV
JDM /Proyectos
Diciembre
Diciembre
RPR/CGV
RPR/CGV
4.1.7 Paso 6: Esquema de la Organización del Proyecto. En este paso se
realiza el listado de cada una de las personas que intervienen en el proyecto,
analizando el rol a tener en cuenta, la responsabilidad y autoridad en el mismo. En
Tabla 4.1.7, se describe cada persona con sus responsabilidades y autoridades.
Por las cuales se puede hacer un seguimiento y exigencia de resultados. (Ver
Tabla 9).
Tabla 9. Esquema de la organización del proyecto.
Nombre y Rol
Responsabilidad
Jaime Figueroa
Presentar Propuesta del
(Director Técnico) proyecto frente al grupo
Ejecutivo para solicitar los
recursos económicos
necesarios para la ejecución
Ovidio J. Pineda
(Coordinador de
producción)
. Coordina el programa de
producción para planear los
tiempos requeridos para
cambios y montajes.
. Lidera las actividades
relacionados con proyectos
que afectan la producción
Jefe de turno
Alcanzar las metas de
rendimiento, operar de forma
confiable y segura los equipos.
Daniel Montañez Lidera lo relacionado con
Jefe de Proyectos nuevos proyectos en la planta,
coordina las actividades
relacionadas con la fabricación
y montaje de equipos.
Claudia Gil
Realizar y presentar propuesta
Ricardo Plazas
del proyecto al comité
ejecutivo de la planta.
Harold Franco
Coordinador los diferentes
(Jefe Control
análisis de la pruebas
Calidad)
programadas garantizando el
cumplimiento y entrega de
resultados
Fuente: GIL Claudia y PLAZAS Ricardo.
44
Autoridad
.Garantiza el uso de estándares
propios grupo en las instalaciones
.Propone cambios a la definición
del proyecto si es necesario.
. Vela por mantener los
lineamientos en cuanto medio
ambiente, seguridad Industrial y
calidad en el resultado.
- Planifica y analiza las condiciones
para poder ejecutar las actividades
del proyecto.
Puesta en marcha, operación y
paro de equipos cuando se
requiera.
Quien ejecuta y es responsable
directo de la ejecución de
actividades relacionadas con el
montaje de la nueva infraestructura
del proyecto
Liderar y participar en la toma de
decisiones durante el desarrollo del
proyecto
Programar las condiciones de
molienda en cuanto a la adición
del cemento, muestreos y análisis
en proceso suspender molienda si
es necesario.
4.1.8 Paso 7: Estimación de costos del proyecto. Los costos estimados para
la realización del proyecto se resumen en la Tabla 4.1.8, la cual muestra el costo
la discriminación de costos por Item, el cual es la guía para el análisis y
aprobación por parte del a gerencia, teniendo en cuenta el estimado de Ganancias
y beneficios que se muestra. (Ver Tabla 10).
Tabla 10. Estimación de costos del Proyecto.
Cantidad prevista originalmente
$204.750.000
Gran Total
P
P1
PERSONAL
Ing. Proyectos
$48.750.000
$ 9.000.000
P2
P3
P4
P5
M
M1
M2
M3
M4
T
T1
T2
T3
T4
O
O1
Ing. Mecànico
Ing. Proceso
Ing.Elèctrico
Personal de campo
MATERIALES
Equipo Elèctrico
Equipo Electrònico
Equipo Mecànico
Materiales de Consumo general
TERCEROS
Estudios de Ingeniería y Arquitectura
Servicios (limpieza silo actual)
Montaje Mecánico
Montaje eléctrico y electrónico
OTROS
Imprevistos
$ 9.000.000
$ 9.000.000
$ 9.000.000
$ 12.750.000
$ 86.000.000
$ 20.000000
$ 30.000.000
$ 30.000.000
$ 6.000.000
$ 60.000.000
$ 20.000.000
$ 15.000.000
$ 15.000.000
$ 10.000.000
$ 10.000.000
$ 10.000.000
Fuente: GIL Claudia y PLAZAS Ricardo.
Total costos estimados
$ 204.750.000
Estimado de Ganancias y Beneficios para un estimado
de Producción de 1´000.000 ton en el año
$ 231.600.000
Estimación de tiempo de reembolso *
* el tiempo que toma a los beneficios para
cubrir los costos de proyecto
10,6 meses
45
4.1.9 Paso 9: Evaluación de riesgos del proyecto. En esta etapa se describen
los riesgos identificados, con la puntuación significante de 1 a 5, probabilidad de
ocurrencia, puntuación total, tratamiento del riesgo, responsable y fecha de
término. (Ver Tabla 11).
Tabla 11. Evaluación de riesgos del proyecto.
Riesgos
Identificados
Puntuación
significante
(1 - 5)
Probabilidad
(%)
Puntuación
Alto costo de
la inversión
4
70%
4
Perdida de
interés en el
proyecto
5
70%
5
Demora en
tiempos de
Entrega de
obras
5
80%
4
Impactos en
seguridad,
salud
Ocupacional y
medioambient
e
4
50%
2
Tratamiento de
Riesgo
Propuesto
Resp.
Realizar
contratos que
permitan
conseguir un
OPL
ahorro
manteniendo
los estándares
de calidad
Llevar una
trazabilidad y
cumplimiento
OPL
con los
cronogramas
establecidos
Seguimiento a
cada actividad
según
cronograma
establecido y
JDM
reuniones de
avance de obra
con
Contratistas
Dar a conocer
a Contratista
los estándares Interve
exigidos y
ntor
verificación del
cumplimiento
Fecha de
término
Durante la
etapa
inicial del
Proyecto
Permanen
te
Permanen
te
Permanen
te
Fuente: GIL Claudia y PLAZAS Ricardo.
4.2 FASE II PLANEACIÓN DEL PROYECTO.
4.2.1 Paso 1: Equipo de implementación. Para la realización del proyecto, y
según la tabla 4.1.7 “Esquema de la Organización del Proyecto”, cada unos de los
integrantes tiene diferentes funciones dependiente de cada persona o actividad a
realizar, con ello se garantiza que la realización del proyecto cuente con una
estructura clara y conocida por todas las personas implicadas. Según la
46
metodología de Belbin7 cada integrante del equipo del proyecto debe asumir el
rol que le corresponde dentro de la estructura de la organización del proyecto,
estos roles son se describen de acuerdo a su ponderación en la Tabla 12.
Tabla 12. Equipo de implementación.
IM
Función
Nombre
Jaime Figueroa
Ovidio Pineda
Claudia Gil
Paula
Chaparro
OR
PL
IN
EV
EJ
FN
Coordinador Organizador Planeador Investigador Evaluador Ejecutor Finalizador
Total
10
10
10
4
1
30
3
2
70
15
15
10
10
3
8
3
6
70
5
5
10
10
15
5
15
5
70
5
10
5
10
5
5
15
15
70
10
5
10
10
20
5
5
5
70
10
5
10
10
20
5
5
5
70
5
10
10
5
15
15
5
5
70
Jefes Turno
Daniel
Montañez
Ricardo Plazas
Interpretación
estadística
CO
Implementador
IM
CO
OR
PL
IN
EV
EJ
FN
Implementador
Coordinador
Organizador
Planeador
Investigador
Evaluador
Ejecutor
Finalizador
Promedio
Promedio
Promedio
Bajo
Bajo
Muy Alto
Bajo
Bajo
Ovidio Pineda
Alto
Muy Alto
Promedio
Alto
Bajo
Promedio
Bajo
Promedio
Jefes Turno
Daniel
Montañz
.Bajo
Bajo
Promedio
Alto
Muy Alto
Bajo
Alto
Promedio
Nombre
Jaime
Figueroa
Bajo
Promedio
Bajo
Alto
Bajo
Bajo
Alto
Muy Alto
Ricardo Plazas
Promedio
Bajo
Promedio
Alto
Muy Alto
Bajo
Bajo
Promedio
Claudia Gil
Paula
Chaparro
Promedio
Bajo
Promedio
Alto
Muy Alto
Bajo
Bajo
Promedio
Bajo
Promedio
Promedio
Promedio
Muy Alto
Muy Alto
Bajo
Promedio
Fuente: Holcim plantillas Metodología PMA, Info, GIL claudia, PLAZAS Ricardo
4.2.2 Paso 2: Plan detallado del Proyecto. Cada una de las tareas a realizar se
muestra claramente en este paso, las acciones detalladamente a que se
compromete cada responsable del equipo, con claro énfasis en Duración del plan
y fecha de vencimiento. Como se muestra en la Tabla 13.
7
Metodología que identifica los roles de equipo que implican patrones de comportamiento que las personas
pueden adoptar en el trabajo de manera natural. Conocer la distribución de estos roles de equipo es crucial
para comprender el funcionamiento de un equipo de trabajo
47
Tabla 13. Temas de los equipos.
Tareas
plan
Fecha de
Vencimiento
plan
RPR/CGV
2 meses
15-Ago-06
RPR/CGV
3 Semanas
15-Oct-06
JDM/Proyectos 3 Semanas
RPR/CGV
1 Mes
05-Nov-06
12-Dic-06
Resp.
Duración
Fase I y II
Recopilación de Información
relevante
Evaluación de la
infraestructura existente
Estudios de Ingeniería
Diseñar
propuesta
de
Instalaciones Requeridas
RPR/CGV
Entrega Propuesta
Fuente: GIL Claudia y PLAZAS Ricardo.
2 semanas 30-Dic-06
4.2.3 Paso 3: Plan de comunicación. Los medios de comunicación que se
utilizarán durante el desarrollo del proyecto representan un elemento importante a
tener en cuenta, incluyendo el medio y lo que se debe comunicar a las personas
interesadas; se resumen en la Tabla 14.
Tabla 14. Plan de comunicación.
Personas
Interesadas
Interés en el
Proyecto
Acciones a tomar
Qué
comunicar
Jefes de área y
Coordinador.
Informar a
Permanente
Cambios de
personal de área retroalimentación variables,
sobre el avance
y participación
cambio de
del proyecto
equipos,
análisis de
resultados.
Gerente de
Planta y
Coordinadores
Dar a conocer a
la Gerencia el
estado del
proyecto,
entrega de
Hitos.
Gerente de
Resumen y
Planta, Director documentación
del proyecto por de lo realizado y
parte de
acciones por
UNISABANA,
hacer, muestra
Coordinadores.
de logros
Frecuencia
de los
datos
Presentación RPR/CGV Semanal
Como
comunicarlo
Resp.
Adquisición de Avances del Presentación RPR/CGV Cada dos
recursos, Avance proyecto
semanas
en costos.
Resaltar logros,
Metodologías,
aportes
principalmente
técnico/administr
ativos.
Fuente: GIL Claudia y PLAZAS, Ricardo.
48
Resultados
de inicio y
fin del
proyecto
Presentación RPR/CGV Una vez al
Informe
final del
escrito
proyecto
4.2.4 Paso 4 Presupuesto del proyecto. El presupuesto analizado hasta la fase
de planeación, es el mismo que se tiene como costo del proyecto estimado tabla
4.1.8, estos varían de acuerdo a los cambios que se puedan generar una vez se
apruebe y se ponga en marcha
El presupuesto del proyecto se resume en la Tabla 15, la cual muestra los costos
en la fase I y la fase II que es el alcance del presente proyecto, de esta manera
serian asignados recursos y el proyecto continuaría con sus fases siguientes de
Ejecución y Terminación.
Tabla 15. Presupuesto.
Tabla 4.2.4 Presupuesto
Fase I
Rubros
Personal
Profesional
Otros Gastos
Costos
$ 9.000.000
$ 7.000.000
Total
Fase II
$ 16.000.000
Rubros
Costos
Personal
Profesional
$ 27.000.000
Calificado
$ 12.750.000
Estudio, Ingenieria y Arquitectura
$ 20.000.000
Obra Civil( limpieza silo actual)
$ 15.000.000
Montaje Mecanico
$ 15.000.000
Montaje Electrico y Electronico
$ 10.000.000
Equipo Mecanico
$ 30.000.000
Equipo Electrico
$ 20.000.000
Equipo Electronico
$ 30.000.000
Materiales de Consumo General
$ 6.000.000
Otros
$ 3.000.000
Total
$ 188.750.000
TOTAL
$ 204.750.000
Fuente: GIL Claudia y PLAZAS Ricardo.
49
CONCLUSIONES
-
Con la infraestructura actual que Holcim Colombia posee, se hace viable
realizar las adecuaciones necesarias para el manejo de cenizas volantes
como adición en la Molienda de cemento garantizando el manejo adecuado y
seguro de este tipo de adición con una inversión relativamente baja con
respecto a los beneficios técnico económicos analizados, adicionalmente, se
cuenta con una flota de camiones sisterna(Pipas) que facilitarán el cargue y
transporte desde el origen (Termosochagota) hasta la planta de Cemento de
Holcim Colombia
-
De acuerdo con análisis del costo de producción actual utilizando puzolana
comparado con el costo de producción al utilizar cenizas volantes se logra un
ahorro del 0.4% del costo total de producción, esto significa un beneficio de
$231,6 por tonelada de cemento producida, lo que nos da un total de
$231.600.000 millones por año para una producción de un millos de toneladas.
-
La utilización de cenizas volantes en la molienda de cemento beneficiará de
forma directa a las dos empresas (Holcim Colombia-Termosochagota) al
lograrse una reducción del costo de producción, racionalizar el consumo de un
recurso natural no renovable (Mina de puzolana), contribuir con una solución a
la problemática medioambiental generada por el manejo de estos materiales
en botaderos destinados para el almacenamiento y disposición final.
-
En general Holcim Colombia siguiendo con sus políticas de desarrollo
Sostenible enmarcado dentro de sus responsabilidad social corporativa realiza
proyectos de Producción Limpia que le permiten contribuir con el mejoramiento
de su entorno, logrando el equilibrio entre al producción de cemento y la
conservación del medioambiente
50
BIBLIOGRAFIA
GUNTLIN, H HOLCIM Management and Consulting Ltda, Materials Technology
1997
PEREZ, CARLOS A, Simulación de una cámara de Combustión de lecho
fluidizado para el beneficio de cenizas volantes en la fabricación de cemento
Pórtland Puzolànico 2000 (Centro de documentación planta Nobsa)
HERNANDEZ, JAIRO Estudio sobre adición de cenizas volantes en cemento
1190. (Centro de documentación planta Nobsa)
TOLOSA CORREA, RICARDO A., articulo publicado en la revista
Ambientales edición #2
Ideales
GOÑI SARA Y ANA M. GUERRERO, Investigador Científico y Titulado Superior
Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC)
MORAGUES AMPARO, Profesor Titular E.T.S.I. de Caminos Canales y Puertos
(UPM)
Articulo publicado en Noviembre 2006 en la revista Cemento Hormigón.
SANTELLA VALENCIA LUZ HELENA PhD, SALAMANCA CORREA RODRIGO
Comportamiento del concreto con bajos porcentajes de ceniza volante (termopaipa
IV) y agua constante.
Revista Ciencia e Ingeniería Neogranadina de la universidad Nueva Granada
edición Nº 14 de Marzo – abril de 2004.
INFORME DE SOSTENIBILIDAD, 2004 holcim (España) http:// www.Holcim.com
INFORME DE DESARROLLO SOSTENIBLE. 2004 holcim (Colombia) S.A. http://
www.Holcim.com
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