Metodología para la evaluación del potencial de producción de cementos tipo LC3 en el contexto Colombiano. Aproximación teórica
El sector de la construcción en Colombia, constantemente se encuentra en aumento, lo que deriva a su vez en el incremento de la demanda y producción de cemento; sin embargo, en el proceso de fabricación del clinker es sabido que se generan grandes emisiones de CO2 como producto de la calcinación de...
- Autores:
-
Muñoz López, Karen Lorena
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2020
- Institución:
- Universidad Militar Nueva Granada
- Repositorio:
- Repositorio UMNG
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repository.unimilitar.edu.co:10654/36833
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/10654/36833
- Palabra clave:
- ARCILLA
CEMENTO
CAOLINITA
Calcined clay
LC3 cement
Supplemental cementitious material
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Arcillas calcinadas
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Material cementicio suplementario
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El sector de la construcción en Colombia, constantemente se encuentra en aumento, lo que deriva a su vez en el incremento de la demanda y producción de cemento; sin embargo, en el proceso de fabricación del clinker es sabido que se generan grandes emisiones de CO2 como producto de la calcinación de la caliza. Con el ánimo de mitigar el impacto que genera este proceso industrial, con el pasar del tiempo han surgido diversas soluciones para disminuir dichas emisiones, estas soluciones se basan en la sustitución del clínker por materiales cementicios suplementarios (MCS) entre los cuales se puede identificar la caliza pulverizada, la escoria granulada de alto horno y la ceniza volante entre otros (Fonseca, 2019), que permiten una sustitución del clínker entre un 20% a 25%, pero se ha identificado para Colombia que esta solución no es la más óptima, debido a las escasas fuentes de escoria y ceniza en el país, que con paso de los años, se generan en menor proporción con respecto a su consumo en la fabricación de cementos y concretos, motivo por el cual, se ha dado paso a la innovación de las industrias cementeras del país como Argos incursionando en la fabricación de cementos verdes con el uso de arcillas calcinadas. Sin embargo, para lograr que dichos cementos verdes representen una disminución considerable en las emisiones de CO2, deben aplicarse de forma extensa en el territorio colombiano en las diversas compañías cementeras, pero implementar la metodología actual representa gran inversión. En tal sentido el análisis de alternativas que permitan aprovechar los extensos depósitos de arcillas que se encuentran en el país y que para el caso del continente corresponde a un área equivalente a un 75% del continente (Prieto R et al., 2019) puede considerarse como potencial fuente de explotación para un aprovechamiento económico. La implementación de arcillas calcinadas como material cementicio suplementario para la sustitución del clínker, ha sido conocida desde 1932 en países como EE. UU (Scrivener et al., 2018a) y hoy en día países en vía de desarrollo, como Cuba e India, han sido pioneros en la sistematización y perfeccionamiento del proceso para su producción; es por esto que esta se considera como una potencial alternativa para implementar en el país, ya que al contar con grandes reservas de arcilla sería capaz de distribuir la materia prima de este proceso a las diversas compañías del territorio. |
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Adekitan, O., & Ayininuola, G. (2018). Calcined Clay-Cement Stabilisation – Physicochemical Attributes and Stabilised Strengths of a-1-a and a-2-6 Soils (pp. 1- 7). https://doi.org/10.1007/978-94-024-1207-9_1 Alujas, A., Fernández, R., Martirena, F., Scrivener, K., & Quintana, R. (s. f.). EVALUACIÓN DEL EMPLEO DE UNA ROCA ARCILLOSA CALCINADA A DIFERENTES TEMPERATURAS COMO MATERIAL PUZOLÁNICO PARA EL REEMPLAZO DE ALTOS VOLÚMENES DE CPO. 10. Avendaño, J. (s. f.). NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 31. Recuperado 25 de julio de 2020, de https://www.academia.edu/15783621/NORMA_T%C3%89CNICA_NTC_COLOM BIANA_31 Bol_cemen_gris_jun20.pdf. (s. f.). Recuperado 13 de agosto de 2020, de https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/boletines/cemento_gris/Bol_cemen_ gris_jun20.pdf Borrajo-Pérez, R., González-Bayón, J. J., & Sánchez-Rodríguez, A. (2012). Modelación del proceso de calcinación flash durante la activación de arcillas. Ingeniería Mecánica, 15(1), 73-82. Cañón, A. L. (2008). 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(2020). https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-portema/construccion/estadisticas-de-cemento-gris Evaluación de los tipos tecnológicos de arcillas del yacimiento Yaguajay, para la producción de cemento de bajo carbono LC3. (s. f.). Fonseca, L. (2019). Evaluación del potencial de producción de cementos LC3 en Boyacá. Gutierrez, O. (2017). Materiales cementantes suplementarios. http://www.uptc.edu.co/docentes/oscar_gutierrez/En_Concreto/Materia5 Herrera, D. (2018). Evaluación de los tipos tecnológicos de arcillas del yacimiento Yaguajay, para la producción de cemento de bajo carbono LC3. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. HUMODESILICE.pdf. (s. f.). Recuperado 24 de julio de 2020, de http://www.cedex.es/NR/rdonlyres/08063BEF-1B3B-4B7E-92A5- 668337F52FD6/119859/HUMODESILICE.pdf Icontec. (2014). NTC 121:2014 ESPECIFICACIÓN DE DESEMPEÑO PARA CEMENTO HIDRÁULICO. Icontec. Icontec. (2017). NTC 31:2017 CEMENTOS. DEFINICIONES. 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Con el ánimo de mitigar el impacto que genera este proceso industrial, con el pasar del tiempo han surgido diversas soluciones para disminuir dichas emisiones, estas soluciones se basan en la sustitución del clínker por materiales cementicios suplementarios (MCS) entre los cuales se puede identificar la caliza pulverizada, la escoria granulada de alto horno y la ceniza volante entre otros (Fonseca, 2019), que permiten una sustitución del clínker entre un 20% a 25%, pero se ha identificado para Colombia que esta solución no es la más óptima, debido a las escasas fuentes de escoria y ceniza en el país, que con paso de los años, se generan en menor proporción con respecto a su consumo en la fabricación de cementos y concretos, motivo por el cual, se ha dado paso a la innovación de las industrias cementeras del país como Argos incursionando en la fabricación de cementos verdes con el uso de arcillas calcinadas. Sin embargo, para lograr que dichos cementos verdes representen una disminución considerable en las emisiones de CO2, deben aplicarse de forma extensa en el territorio colombiano en las diversas compañías cementeras, pero implementar la metodología actual representa gran inversión. En tal sentido el análisis de alternativas que permitan aprovechar los extensos depósitos de arcillas que se encuentran en el país y que para el caso del continente corresponde a un área equivalente a un 75% del continente (Prieto R et al., 2019) puede considerarse como potencial fuente de explotación para un aprovechamiento económico. La implementación de arcillas calcinadas como material cementicio suplementario para la sustitución del clínker, ha sido conocida desde 1932 en países como EE. UU (Scrivener et al., 2018a) y hoy en día países en vía de desarrollo, como Cuba e India, han sido pioneros en la sistematización y perfeccionamiento del proceso para su producción; es por esto que esta se considera como una potencial alternativa para implementar en el país, ya que al contar con grandes reservas de arcilla sería capaz de distribuir la materia prima de este proceso a las diversas compañías del territorio.CONTENIDO RESUMEN.......................................................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................. 3 1. PROBLEMA............................................................................................................................... 5 1.1 IDENTIFICACIÓN ............................................................................................................. 5 1.2 DESCRIPCIÓN ................................................................................................................... 6 1.3 PLANTEAMIENTO............................................................................................................ 7 2. DELIMITACIÓN....................................................................................................................... 7 3. OBJETIVOS ............................................................................................................................... 8 3.1 OBJETIVO GENERAL....................................................................................................... 8 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................................................... 8 4. ANTECEDENTES...................................................................................................................... 9 5. JUSTIFICACIÓN..................................................................................................................... 10 6. MARCO REFERENCIAL....................................................................................................... 11 6.1 MARCO TEÓRICO........................................................................................................... 11 6.1.1 Cemento hidráulico ....................................................................................................... 11 6.1.2 Materiales cementicios suplementarios ........................................................................ 14 6.1.3 Cemento de bajo carbono o LC3................................................................................... 17 6.1.4 Arcilla caolinita o caolín............................................................................................... 19 6.2 MARCO LEGAL............................................................................................................... 20 7. METODOLOGÍA..................................................................................................................... 22 8. IMPLEMENTACIÓN DE ARCILLAS CALCINADAS COMO MATERIAL CEMENTICIO SUPLEMENTARIO ........................................................................................................... 23 9. EXPERIENCIA DE OTROS PAÍSES COMO CUBA E INDIA EN LA IMPLEMENTACIÓN DE CEMENTOS ADICIONADOS CON ARCILLA CALCINADA LC3......... 26 9.1 EXPERIENCIA CUBA ..................................................................................................... 26 9.2 EXPERIENCIA INDIA ..................................................................................................... 28 10. ESTADO DE LOS YACIMIENTOS DE ARCILLA CAOLINÍTICA EN EL TERRITORIO COLOMBIANO................................................................................................................... 32 10.1 FORMACIÓN GUADUAS....................................................................................................... 35 10.2 BATOLITO DE IBAGUÉ......................................................................................................... 36 10.3 FORMACIÓN AMAGÁ – MEDELLÍN...................................................................................... 37 10.4 STOCK DE ARCILLAS ALTAVISTA – ITAGÜÍ ......................................................................... 38 11. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE LAS CEMENTERAS DEL PAÍS ..................... 41 12. POTENCIAL DE EXTRACCIÓN Y PROCESAMIENTO DE LAS ARCILLAS PARA ELABORACIÓN DE CEMENTOS LC3 ..................................................................................................... 44 12.1 FORMACIÓN GUADUAS....................................................................................................... 44 12.2 BATOLITO DE IBAGUÉ......................................................................................................... 46 12.3 FORMACIÓN AMAGÁ – MEDELLÍN...................................................................................... 47 12.4 STOCK DE ARCILLAS ALTAVISTA – ITAGÜÍ ......................................................................... 49 13. METODOLOGÍA PARA SELECCIÓN DE ARCILLAS POTENCIALES PARA FABRICACIÓN DE LC3 .............................................................................................................................. 52 14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................. 55 15. BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................. 57The construction sector in Colombia is constantly increasing, which in turn leads to an increase in demand for and production of cement; however, in the clinker manufacturing process it is known that large CO2 emissions are generated as a result of limestone calcination. In order to mitigate the impact of this industrial process, over time various solutions have emerged to reduce these emissions, these solutions are based on the replacement of clinker by supplementary cementitious materials (MCS) among which can be identified pulverized limestone, granulated blast furnace slag and flying ash among others (Fonseca, 2019), which allow a substitution of clinker between 20% to 25%, but has been identifiedPregradoapplicaction/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 InternationalAcceso abiertoMetodología para la evaluación del potencial de producción de cementos tipo LC3 en el contexto Colombiano. Aproximación teóricaMethodology for the evaluation of the production potential of LC3-type cements in the Colombian context. Theoretical approachARCILLACEMENTOCAOLINITACalcined clayLC3 cementSupplemental cementitious materialdeposits in colombiakaoliniteArcillas calcinadascemento LC3Material cementicio suplementarioyacimientos en colombiaCaolinitaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fIngeniería CivilFacultad de IngenieríaUniversidad Militar Nueva GranadaAdekitan, O., & Ayininuola, G. (2018). Calcined Clay-Cement Stabilisation – Physicochemical Attributes and Stabilised Strengths of a-1-a and a-2-6 Soils (pp. 1- 7). https://doi.org/10.1007/978-94-024-1207-9_1Alujas, A., Fernández, R., Martirena, F., Scrivener, K., & Quintana, R. (s. f.). EVALUACIÓN DEL EMPLEO DE UNA ROCA ARCILLOSA CALCINADA A DIFERENTES TEMPERATURAS COMO MATERIAL PUZOLÁNICO PARA EL REEMPLAZO DE ALTOS VOLÚMENES DE CPO. 10.Avendaño, J. (s. f.). NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 31. 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