diseño de planta de cal

DISEÑO DE PLANTA DE CAL

MONICA MARÍA FITATÁ BOJACÁ

DEYA MARCELA SANTOS CARVAJAL

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA

DISEÑO DE PLANTAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA QUÍMICA

BOGOTÁ D.C.

2014

CONCEPCIÓN DEL PRODUCTO

Industrias Cabecera Producción de cal: (Por piedra caliza)

a. Nombre producto

La caliza es un tipo común de roca sedimentaria, compuesta por un 50% de calcita

(carbonato de calcio, CaCO3), con porcentajes variables de impureza, con lo que

se ve modificado su color. Cuando se calcina (se lleva a alta temperatura) da lugar

a cal (óxido de calcio, CaO). La fuente de obtención se da en la litosfera.

Reconocer una necesidad social o ingenieril:

La necesidad surge por aprovechar este recurso de fácil obtención el cual es un

mineral no metálico. Es de destacar el comportamiento de los materiales de

construcción, que en la última década vienen ganando protagonismo, el cual está

asociado al comportamiento del sector construcción nacional que durante los

últimos años ha mostrado gran dinámica y se ve reflejado en la producción de

caliza de la industria cementera, según datos obtenidos en la página (UPME,

2014)1 en la sección de SIMCO2 muestra una serie de tiempo histórica

de PRODUCCIÓN DE CALIZA en la cual relaciona la Caliza Anual y contiene

información desde 01/01/1940 hasta 31/12/2014, donde se muestra que alcanzó

su máxima producción durante el año 2013 con 13954058,75 de toneladas. (Ver

anexo A).

Crear soluciones para satisfacer la necesidad:

Las piedras calizas abundan en la naturaleza y son materia básica en la

preparación de cal, de cemento, abonos y de hierro. Hay grandes yacimientos en

Cundinamarca, Boyacá y Santander. La localización de la planta será cerca de

suministros de piedras calizas con buenas facilidades de transporte.

La cal pueden suplir diferentes procesos, tales como: estabilización de suelos y

carreteras, pulpa y papel, productos químicos, tratamiento de agua, productos de

cerámica: vidrio y refractarios, pinturas, alimentos, se puede ver la versatilidad del

producto al ser usado en diferentes procesos.

1 UPME (Unidad de Planeación Minero Energética) es una Unidad Administrativa Especial del

orden nacional, de carácter técnico, adscrita al Ministerio de Minas y Energía, regida por la Ley

143/1994 y por el Decreto 255/2004.

2 SIMCO (Sistema de información minero colombiano)

b. Valoración económica de mercado

Datos del producto y proyecciones:

ANÁLISIS EN LOS DEPARTAMENTOS DEL PAÍS, A NIVEL NACIONAL

Al hacer la selección en el país de los productos de mayor participación en la

economía nacional, se encuentra en el tercer puesto la piedra caliza. (CAÑAS

RAMÍREZ , 2008) En la producción de calizas se destacan cinco distritos mineros:

Luruaco: con un promedio de producción de 3.536.000 toneladas los

mayores municipios de extracción con un 43,50% y 33,50% son Turbaco y

Turbaná. Siguen Cartagena con 18,00% sobre el total de la producción de

Luruaco equivalentes a 664.768 toneladas promedio.

Ataco – Payandé: la producción se lleva a cabo en municipios de San Luis

y responde a 2.555.667 toneladas anuales promedio.

Paz del Rio: es el tercer productor con un promedio de 2.317.000

toneladas de los cuales 56,40% son producidos en Nobsa Cundinamarca,

37,50% en Tibasosa y 6,10% en Duitama.

Puerto Nare: ubicado en Antioquia tiene mayo producción en el municipio

de Sonson (64,10%), 26,50% Puerto Berrio y 9,40% en Puerto Nare.

Manejando una producción de 2.052.667.

El tambo-Dovio: se encuentran 1.661.000 toneladas anuales promedio.

Fuente: proyecciones UPME, Saldos Reales: Carbón- Ingeominas

DESTINO DE LA CALIZA

En la tabla, se puede observar el distrito minero donde se produce caliza

con su respectivo departamento, mostrando el destino al cual se dirige el

producto.

Fuente: Proyecciones UPME – Ingeominas – ECOPETROL – IFI

Concesión salina

MOVILIZACIÓN DEL PRODUCTO

La piedra caliza necesita una mayor producción puesto que se moviliza la mayoría

por no decir el total de su producción. Como se muestra en la siguiente tabla:

Fuente: UPME – IFI concesión salinas – Ingeominas

DEPARTAMENTO DESTINO DE IMPORTACIONES DE CALIZA

Datos de la gráfica de importaciones de caliza

Su mayor demanda se encuentra en la ciudad de Bogotá con cerca de 5.892

toneladas. Seguidamente se encuentra el departamento de Atlántico y Antioquia

con 3045 y 2231 toneladas anuales respectivamente y finaliza con Cundinamarca

y Bolívar con 699 y 676 toneladas anuales promedio.

IMPORTACIONES Y EXPORTACIONES

IMPORTACIONES DE CAL

Importación de Cal

Año Neto (kg) Valor (pesos colombianos)

2002 355,39 875.384,00

2003 666,24 4.797.438,00

2004 40,00 1.347.988,00

2005 102,40 2.349.416,00

2006 241,00 5.385.591,00

2007 840,00 11.022.921,00

2008 20.887,70 20.608.622,00

2009 61.300,00 30.917.938,00

2010 109.051,00 71.663.985,00

2011 108.101,00 70.843.060,00

2012 17.000,00 19.761.045,00

2013 7.427.315,00 2.593.667.752,00

ENERO - MARZO 2014 15.380.000,00 3.237.752.520,00

El cambio que muestran los datos es que en el año 2002 a 2007 se importaba en gran cantidad a Francia, luego de este año se importó a Argentina, Brasil y Estados Unidos entre los años 2008 al 2010, luego paso a China en el año 2011 y finalmente, se está importando a ZFP La Candelaria con cantidades muy altas. Se

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

8000000

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Net

o (

kg)

Año

Importación de Cal

puede apreciar el incremento en el mercado. Así, como la inestabilidad del mismo puesto que a los países que se importa no son los mismos desde hace 10 años.

EXPORTACIONES DE CAL

Exportación de Cal

Año Neto (kg) Valor (pesos colombianos)

2002 34.079.217,00 4.528.409.360,00

2003 68.919.086,00 10.081.826.981,00

2004 54.776.765,84 7.634.983.686,64

2005 72.709.535,40 9.311.982.162,90

2006 84.200.241,60 12.475.488.347,46

2007 100.450.150,00 15.207.436.167,04

2008 22.566.490,00 3.991.522.654,83

2009 24,00 68.496,00

2010 NO SE ENCUENTRA

2011 593.054,91 346.484.871,70

2012 15.600,00 115.532.551,06

2013 12.450,00 60.867.144,84

ENERO - MARZO 2014 36,03 1.715.840,23

Se puede apreciar un cambio notorio en; por razones, que no se conocen en un

simple juicio, ya que paso de importarse de países como Estados Unidos, Guyana,

Jamaica, Panamá, Puerto Rico, República Dominicana, Surinam, Venezuela.

0

20000000

40000000

60000000

80000000

100000000

120000000

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2011 2012 2013

Net

o (

kg)

Año

Exportación de Cal

Entre los años 2002 a 2008. A solo Estados unidos en el 2009 en una mínima

cantidad y ya en el 2011 cambio su nicho de mercado.

CONSUMO DE PRODUCTOS Y MATERIAS PRIMAS EN EL PAÍS

En la siguiente tabla se puede ver la Encuesta Anual Manufacturera que se realiza

en el país, cuyo ítem recibe el nombre de: colombiana materias primas, materiales

y empaques consumidos y comprados, según tipo de artículo total nacional 2012.

Los siguientes datos permiten mostrar la actividad comercial de la caliza y sus

derivados en el país.

código c.p.c.

artículos (con

consumo superior a

$ 3.000.000 durante el

año)

unidad

de medida

(a)

consumo cantidad

valor

consumo

% consumo origen

extranjero

compras cantidad

compras valor en

el exterior

compras

valor total (b) nal y

ext

37420026 Cal hidratada

t 875.819 5.955.537 0,0 888.288 1.368 4.951.846

37420018 Cal viva t 52.422 13.102.756 0,9 44.072 126.206 12.457.718

37420034 Cal viva molida

t 681 179.885 0,0 563 0 144.068

15120045 Caliza triturada o

molida

t 3.740.737 59.258.600 0,0 3.805.568 0 59.494.158

34245061 Carbonato de cal o calcio

kg 352.323.653 82.415.348 2,0 337.540.169 1.931.969 79.364.574

Fuente: DANE - Encuesta Anual Manufacturera

En ella se muestra que la cal es un artículo de alto consumo en nuestro país, cuyo

origen se da en los departamentos que se mencionaron anteriormente. Y da un

referente de compras nacionales e internacionales. Así, como la cantidad que se

consume.

CONSUMO DE CAL EN EL PAÍS

Los siguientes datos se sacaron de tablas (DANE, 2014) y muestra los Artículos (con consumo superior a $ 3.000.000 durante el año), sus datos se expresan en valores en miles de pesos y se obtiene información con la que se pude hacer proyecciones para los siguientes años proyectando el consumo que se da a futuro.

Nombre cal viva

Código C.P.C. 37420018

Año

Unidad de

medida (a)

Consumo cantidad

Valor consumo

% Consumo

Origen Extranjer

o

Compras Cantidad

Compras Valor en el

exterior

Compras Valor total (b) Nal y

Ext

2002 t 46 220 6 963 974 17,68 48 415 (-) 7 267 182

2003 t 51 033 8 147 183 20,29 50 287 (-) 7 997 359

2004 t 50 013 8 062 997 2,8 91 942 (-) 8 142 558

2005 t 69 067 10 463 727 1.10 70 500 115 224 10 852 457

2006 t 122 024 13 814 533 0.64 127 077 88 970 14 125 872

2007 t 57 010 11 847 638 0.00 58 017 (-) 11 992 068

2008 t 53.651 12.211.002 0.77 55.261 (-) 12.536.673

2009 t 1.760.800 12.613.489 0.00 1.646.498 (-) 12.156.334

2010 t 999.868 12.618.673 0.00 1.027.127 (-) 14.003.211

2011 t 49.971 13.849.234 (-) 53.301 (-) 15.156.081

2012 t 52.422 13.102.756 0,9 44.072 126.206 12.457.718

2013

59640,34 2014

59391,52

2015

59142,7 2016

58893,88

PRODUCCIÓN DE CAL EN EL PAÍS En la parte de producción (DANE, 2014) toma la información con respecto a los artículos (con producción superior a $ 5.000.000 durante el año), sus datos se expresan en valores en miles de pesos; a su vez se realizan proyecciones con los datos de los siguientes años.

- 500 000

500 000

1 000 000

1 500 000

2 000 000

2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

Co

nsu

mo

Can

tid

ad

Año

Consumo Cal

Año

unidad de

medida (a)

producción cantidad

producción valor total

(b)

ventas cantidad

ventas valor total

% vendido al exterior

cantidad en

existencia a 31 de

diciembre

2002 t 47 542 7 092 022 45 704 6 819 781 3,27 2 229

2003 t 63 422 8 467 293 64 143 8 616 404 1,54 1 407

2004 t 75 127 11 259 321 66 986 9 854 724 1,42 9 502

2005 t 75 529 12 100 141 72 868 11 646 444 1.30 12 187

2006 t 101 201 19 363 861 104 321 20 259 311 0.00 2 228

2007 t 241 693 57 535 911 181 389 41 063 683 0.69 11 924

2008 t 258.526 58.213.446 242.414 53.680.881 24.467.184 5.346

2009 t 191.169 48.689.771 193.663 45.259.345 14.129.761 421.329

2010 t 192.782 44.680.167 193.621 45.270.479 11.754.373 244.675

2011 t 226.186 57.250.661 189.209 44.770.115 9.928.403 41.281

2012 t 189.209 56.793.171 182.050 53.911.629 817.632 56.284

2013

1267867 2014

1248626

2015

1229385 2016

1210144

c. Requerimientos legales generales para el proceso

La normatividad que se aplica es nacional e internacional, se tiene:

NORMAS NACIONALES (NTC)

50 000

100 000

150 000

200 000

250 000

300 000

2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

PR

OD

UC

CIO

N C

AN

TID

AD

AÑO

Producción de Cal

Se encuentra la NORMA TÉCNICA COLOMBIANA (NTC 5233), fue ratificada por

el Consejo Directivo del 2003-12-19. Menciona los MÉTODOS DE ENSAYO PARA

EL ANÁLISIS FÍSICO DE CAL VIVA, CAL HIDRATADA Y CALIZA. En la NTC

5233 menciona documentos normativos indispensables para la aplicación de esta

norma, comprende normas NTC y ASTM. (INCONTEC, 2014)

Aquí se menciona algunas normas, a tener en cuenta:

NTC 77:1994, Ingeniería civil y arquitectura. Método para el análisis por tamizado

de los agregados finos y gruesos. (ASTM C 136).

NTC 3937:1996, Ingeniería civil y arquitectura. Arena normalizada para ensayos

de cemento hidráulico. (ASTM C 778).

NTC 5059:2002, Método de ensayo para el análisis químico de caliza, cal viva y

cal hidratada (ASTM C 25).

NTC 5163:2003, Terminología relacionada con cal y caliza (ASTM C 51)

NORMAS INTERNACIONALES

Se encuentran las ASTM, destacando las siguientes normas. (Coordinación

General de Minería, Dirección General de Desarrollo Minero, 2013).

Caliza:

C 25-86 Análisis químicos de piedra caliza, cal viva e hidratada.

C 706-85 El uso de piedra caliza en la alimentación de animales.

C 737-83 Piedra caliza para el levantamiento de polvo en minas de carbón.

Cal:

C 50-86 Muestreo, inspección, empaque e identificación de cal viva y productos de

cal.

C 51-86 Términos relacionados con la cal.

C 110-87 Pruebas físicas de la cal viva, hidratada y piedra caliza.

C 400-87 Pruebas con cal viva y cal hidratada para la neutralización de desechos

de ácidos.

C 593-85 Cenizas muy finas y otros puzolánicos para ser usados con la cal.

C 602-85 Materiales para el uso de la cal en la agricultura.

C 821-84 Uso de la cal con puzolánicos.

C 911-84 Cal viva, cal hidratada y piedra caliza para usos químicos3.

C 977-83 Cal viva y cal hidratada para estabilización de suelos.

Carbonato de calcio:

D 1199-86(1991)e1 Especificación para Pigmentos de Carbonato de Calcio.

D 5634-96 Guía para la Selección de Papeles Permanentes, de Desplazamiento

Durable y para Libros.

D 3301-94 Especificación para Carpetas de Archivo para Almacén de Registros

Permanentes.

D 3290-94 Especificación para Papeles Bond y en Cinta de Registros

Permanentes.

D 3208-94 Especificación para Papeles Bond de Registros Permanentes.

CRITERIOS DE SELECCIÓN

Capacidad de la futura planta: Rondan en un rango de 1000 - 1500 ton por mes.

Según los datos que se muestran en el estudio de mercado. Por lo que se decide

que la planta al ser nueva genere aproximadamente 900 ton por mes. Con

productos que se empacan en 25 y 50 Kg.

Rentabilidad mínima para el futuro proyecto: Se pueden alcanzar utilidades por el rango de los $ 3.795.037,5, según las estadísticas, que se encontraron. Puesto que en el año se estaría recibiendo unas ventas de $25.300.250, al aplicar una rentabilidad del 15%.

REFERENCIAS

CAÑAS RAMÍREZ , A. C. (junio de 2008). Movilización de carga por carretera

sector minero en Colombia. Obtenido de Colfecar:

http://colfecar.org.co/ESTUDIOS%20ECONOMICOS%202013/estudios%20

pdf/Informes%20Especiales/2008/SECTOR%20MINERO%202008.pdf

3 Combina las siguientes especificaciones ASTM de cal, anteriormente mencionadas: C45-Productos de silicato de calcio; C46-Manufactura de pasta de sulfito; C49-Manufactura de tabique de sílice; C53-Tratamiento de agua; C258-Manufactura de carburo de calcio; C259-Manufactura de grasa; C415-Productos de silicato de calcio; C433-Manufactura de hipoclorito de calcio; C826-Tratamiento de desechos industriales

COORDINACIÓN GENERAL DE MINERÍA, DIRECCIÓN GENERAL DE

DESARROLLO MINERO. (2013). Perfil de mercado de la caliza. Obtenido

de

http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/i

nformacionSectorial/minero/pm_caliza_1013.pdf

DANE. (2014). Departamento Administrativo Nacional de Estadística. Obtenido de

https://www.dane.gov.co/

INCONTEC. (2014). NTC5233. Obtenido de

http://tienda.icontec.org/brief/NTC5233.pdf

UPME. (2014). Unidad de Planeación Minero Energética. Obtenido de

http://www1.upme.gov.co/

Anexo A

Caliza Anual Caliza Anual

Volumen Volumen

Ton Ton

1940 1.380.000 1981 6.057.678,12

1941 1.380.000 1982 7.246.518,24

1942 1.400.000 1983 6.752.608,20

1943 1.509.000 1984 7.399.006,68

1944 1.490.000 1985 7.359.713,40

1945 1.490.000 1986 8.410.123,80

1946 1.420.000 1987 8.351.509,92

1947 1.500.000 1988 8.750.038,44

1948 1.410.000 1989 8.926.089,12

1949 1.400.000 1990 8.901.675,12

1950 1.440.000 1991 9.145.670,04

1951 1.490.000 1992 9.524.010,60

1952 1.509.000 1993 10.614.463,08

1953 1.509.000 1994 11.349.503,88

1954 1.620.000 1995 11.603.459,40

1955 1.760.000 1996 10.864.975,78

1956 2.000.000 1997 11.214.912,70

1957 1.800.000 1998 11.112.827,37

1958 1.820.000 1999 8.387.042,15

1959 2.000.000 2000 9.440.789,08

1960 2.700.000 2001 9.074.800,80

1961 2.950.000 2002 9.046.643,74

1962 3.200.000 2003 9.835.889,70

1963 3.400.000 2004 10.027.653,48

1964 3.673.386 2005 12.017.866,41

1965 3.890.500 2006 11.992.615,24

1966 3.920.300 2007 13.229.235,24

1967 4.010.200 2008 12.699.133,20

1968 4.287.000 2009 11.448.580,93

1969 4.257.647 2010 11.766.895,19

1970 5.007.000 2011 13.364.859,97

1971 5.341.824 2012 13.548.261,35

1972 6.591.127 2013 13.954.058,75

1973 7.000.000

1974 7.620.000

1975 7.800.000

1976 7.800.000

1977 8.112.000

1978 9.431.000

1979 9.700.330

1980 6.018.085,32

Fuente: DANE, Instituto Colombiano de Productores de Cemento ICPC, Cálculo:

UPME. Datos a Agosto de 2013.

RECOLECCIÓN DE DATOS GENERALES

a) Reacciones químicas posibles

Las reacciones que se llevan a cabo son:

CALCINACIÓN

CaCO3 (s) + ∆ CaO (s) + CO2 (g) ∆H1200-1300°C= +4GJ/t de cal producida

HIDRATACIÓN

CaO (s) + H2O(g) Ca(OH)2 (S) ∆H= -66.5kJ

Durante la calcinación el volumen se contrae, y durante la hidratación se hincha.

Como se observa, la reacción de calcinación es reversible. (George, 2000)

El proceso implica un aumento de temperatura desde la temperatura ambiental

hasta la temperatura de calcinación; después, se mantiene constante esta

temperatura durante el lapso necesario para que la descomposición de toda la

caliza se lleve a cabo. El efecto del calor sobre la roca caliza es, generalmente, el

siguiente: hasta 100°C, se precalienta la roca; de 100°C a 450°C, se evapora agua

higroscópica; de 450°C a 800°C, se disocian los carbonatos de magnesio y

algunos carbonatos de calcio; de 800°C a 900°C, se disocian los carbonatos de

calcio y se descompone la arcilla; de 900°C a 1500°C, se aumenta la velocidad de

disociación; arriba de 1500°C. Se empieza a sobre quemar la caliza que está

cerca de la fuente de calor. (Martínez, 2009).

Las impurezas pueden complicar el proceso de calcinación, al producir reacciones

laterales con el óxido de calcio, cuyas partículas se sinteticen en una estructura

densa. Cuando esto ocurre, la superficie de la roca se cierra e impide el escape

del dióxido de carbono. Algunas posibles reacciones laterales son las siguientes:

2CaO + Si02 2CaOSiO2

CaO + ½ SO2 CaSO4

CaO + SO2 CaSO3

La hidratación, es el proceso de obtener cal aérea a partir de cal viva, donde se

produce una reacción química que alcanza temperaturas entre un rango de 90 a

99°C, es muy caustica.

b) Diagrama de bloques para cada reacción química.

PROCESO GENERAL DE OBTENCIÓN DE CAL

Fuente: (Direccion General de desarrollo minero, 2013)

Diagrama de bloques específico:

Se muestra las etapas más importantes del proceso, puesto que en estos

escenarios se realizan las dos reacciones. Con sus corrientes de entrada y salida.

Calcinación:

CARBONATACIÓN650-750ºC

CALCINADORCaCO3→CaO+CO2

~ 900ºC

CaCO3 + CaO

CaO (FCa)

Gas Natural (CH4)

Impurezas(CH4, CO, CO2)

H2O Caliza fresca (F0)

Purga

CO2

Apagado de la cal (hidratación):

Hidratación

(reactor)

Cal viva

CaO

Cal hidratada

Ca(OH)2

H2O

c) Criterios de selección de la reacción para el proceso

VARIABLES

Se tiene en cuenta lo siguiente:

Humedad del ambiente, puesto que el proceso cumple un ciclo y ´puede volver a su materia prima inicial.

Fuente: (TEMA 4: Morteros de Construcción y Ornamentación, 2007)

La temperatura ronda en un rango de 1000°C y 1300°C, para una adecuada

calcinación, para la obtención de cal viva y luego hidratarse con agua.

El tamaño de la Cal Viva varía entre 0 y 19 mm, y en molienda el 80% está bajo los 0,075mm.

Grosor, porosidad y permeabilidad del horno y material adecuada para altas temperaturas.

En el proceso de rehidratación se libera una gran cantidad de energía calorífica, por lo que se debe controlar y no supere el límite de calor, generando daño en el equipo.

Concentración de CO2 en la atmósfera, en el proceso de calcinación

d) Realización de diagrama de flujo simplificado para el proceso

seleccionado.

Hidratación

(reactor)

Molienda

Inicio

Extracción Materia Prima

(Piedra Caliza)

Trituración

Carbonatación

Enfriamiento

Cumple con el

tamaño requerido

Calcinación

(Cal viva)

NO

SI

Trituración

Cal viva

CaOH2O

Cal hidratada

Ca(OH)2

Cal viva

CaO

Cal viva

CaO

Materia Prima

(Piedra Caliza)

CaCO3,

T=650-750 °C

CaCO3,

T=900 °C

Producto final de

Cal hidratada

Ca(OH)2

Envase y embarque

Cribado Cal viva

CaO

REFERENCIAS

Direccion General de desarrollo minero. (2013). Perfil de mercado de la caliza.

Obtenido de

http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/i

nformacionSectorial/minero/pm_caliza_1013.pdf

George, T. A. (2000). Manual de Procesos Químicos en la Industria. México D.F:

McGraw-Hill.

Martínez, B. I. (Febrero de 2009). Simulación de una planta de captura de CO2

basada en ciclos de carbonatación-calcinación. Proyecto final de carrera.

Zaragoza.

TEMA 4: Morteros de Construcción y Ornamentación. ( 16 de Septiembre de

2007). Obtenido de

http://www.ugr.es/~agcasco/personal/restauracion/teoria/TEMA04.htm

RECOLECCIÓN DE DATOS TÉCNICOS ESPECÍFICOS (UN PRODUCTO)

a) Materia prima

Yacimientos de cal en Colombia:

Las reservas de cales en Colombia son abundantes, por lo que resulta difícil hacer

una cuantificación. Están distribuidos en la región Andina, ubicadas principalmente

en las cordilleras oriental, central y occidental. El mineral más común es la caliza,

como resultados de la acumulación de sedimentos calcáreos marinos presentes

en las tres cordilleras, pero su presentación como mármol (calizas metamórficas

cristalinas) es muy frecuente y existen distritos amplios de calizas dolomíticas con

contenidos hasta de 20% de magnesio. (Osorno Henao & Darío Zapata, 2012)

Los yacimientos de cal en Colombia son:

Departamento de Antioquia: Los mayores yacimientos están en el

piedemonte oriental de la cordillera central y el solo yacimiento de Nare

cúbica más de mil millones de toneladas, este yacimiento tiene mármol

dolomítico del paleozoico. Otras localidades antioqueñas ricas en calcáreos

son: Amalfi (Dolomita), Segovia, Abejorral, Santa Bárbara, Cocorná, Urrao,

Turbo, Frontino, Sonsón, Maceo, San Carlos (Donde se localizó la primera

planta de cal agrícola).

Departamento del Atlántico: Las calizas del departamento del Atlántico son

las más jóvenes del país, muy puras y cubren grandes extensiones

explotables a cielo abierto. Se conocen cubicaciones parciales superiores a

2000 millones de toneladas. En Arroyo de Piedras, Atlántico se encuentran

calizas del Eoceno Superior.

Departamento de Bolívar: Centenares de millones de toneladas de caliza

con más de 93% de pureza se conocen en la colina de Albornoz, en

Mamonal, Cartagena, otro poco en Turbaco, Bayunca y en el cerro de la

Popa.

Departamento de Boyacá: Son calizas cretácicas de edad cretácea y

existen en Nobsa, Tibasosa, Corrales, Cerniza, Moniquirá con purezas

hasta del 97%.

Departamento de Caldas: Son yacimientos de edad paleozoica y se

encuentran en los municipios de Filadelfia, Samaná, Dorada, Salamina,

Pácora, la Victoria.

Departamento del Cauca: En los municipios de Pitayó, Corinto, existen

grandes bancos explotables.

Departamento de Cesar: En Durania se han cubicado más de 2000 millones

de toneladas de mármoles y caliza de hasta un 98% de pureza.

Departamento de Córdoba: En los alrededores de Montería existen millones

de toneladas de calcáreos explotables a cielo abierto con purezas de hasta

el 94%.

Departamento de Cundinamarca: grandes yacimientos se conocen en el

Páramo de Sumapaz, en los municipios de Ubaté, La Calera, Gachalá,

Pueblo Viejo, Apulo, pues toda la cordillera oriental es rica en calcáreos del

cretáceo.

Departamento del Chocó: Sus principales yacimientos calcáreos están en

Cabo Corrientes.

Departamento de La Guajira: En la Serranía de Perijá, vertiente occidental

entre San Juan y Cuestecitas, se pueden cubicar más de 2000 millones de

toneladas.

Departamento del Huila: Es donde están los yacimientos más grandes de

caliza cretácicas dolomítica, marmolizadas, blancas, en la localidad de la

Lupa entre Neiva y Palermo, con contenidos de hasta el 34% de MgO.

Departamento del Magdalena: En fundación hay mármoles, y calizas

dolomíticas que se explotan mínimamente.

Departamento del Meta: Calizas dolomíticas hay en Curamal, en Servitá y

Currabal. En San Martin hay yacimientos dolomiticos de edad carboniana.

Departamentos Santanderes: El macizo de Santander tiene grandes

yacimientos de calizas cretácicas en Mutiscua, Chinácota, en San Gil,

Vélez, Curití, Tona.

Departamento de Sucre: Hay calizas del Eoceno Superior, acumulaciones

del Terciario en Tolú viejo.

Departamento del Tolima: Los yacimientos calcáreos más conocidos y

explotados son los de Payandé, Lérida, Líbano, Suarez y Chaparral, que

están formadas por calizas cristalinas triásicas. Su estado cristalino se debe

a las intrusiones cuarzo-monzoniticas del jurásico que afectaron no solo

esta porción de la cordillera central sino también el área del macizo

Santander.

Departamento del Valle: En la parte cordillerana su único yacimiento

explotable es el de Vijes, pero en la Costa Pacífica posee en abundancia

este recurso.

Los datos por departamento fueron tomados de (Osorno Henao & Darío Zapata,

2012). En el cual se puede observar la disponibilidad del producto en el país.

El costo de la materia prima

Mediante la resolución 8-0760 del 27 de junio de 2001, el Ministerio de Minas y

Energía determino los criterios que deben tenerse en cuenta para la fijación del

precio base de los minerales para la liquidación de regalías, donde se encuentra la

caliza. Así, como otros artículos, leyes y decretos que se encuentran en (Unidad

de planeación minero energética, 2014) donde menciona que la caliza tiene un

precio en Boca de Mina $/unidad de 13078 cuya unidad de medida se da en

tonelada, este valor sirve de base en el proceso.

b) Especificaciones de productos y rendimientos, propiedades físicas

y químicas, efectos de almacenamiento.

ESPECIFICACIÓN MATERIA PRIMA

Las calizas son rocas sedimentarias de origen fundamentalmente químico u

organógeno, formadas al menos por un 50% de carbonato cálcico.

Propiedades físicas de la caliza:

De acuerdo con (Guerrero H., mayo-agosto 2001). La coloración de

las calizas ricas en calcio y las calizas dolomíticas (carbonato de

calcio y magnesio) son blancas cuando son puras. Esta coloración

puede llegar a ser gris o negra como consecuencia de las impurezas

carbonosas, entre ellas se tiene el óxido férrico que le da una

coloración amarillenta, rojo, pardo; los sulfuros generan un color

rojizo y dentro de ellos se encuentran la pirita, marcasita y la siderita.

También se encuentra de tonalidad café y amarilla debida al hierro.

La resistencia de la caliza es una propiedad importante a la

compresión, a aplastamiento que oscila entre 98.4 y 583.5 kg/cm2, la

resistencia a la tracción no es tan importante pero su variación es de

26 a 63 kg/cm2.

La densidad de la caliza comercial secada al aire en las condiciones

ordinarias es de 1.922 kg/dm3. En condiciones de humedad la

densidad puede ser de 2.242 kg/ dm3. La densidad real

prescindiendo de los poros llenos de aire, oscila entre 2.2 y 2.9 kg/

dm3, la calizas con alto contenido de calcio tienen una densidad de

2.65 a 2.75 kg/ dm3 y las calizas dolomíticas tienen una densidad de

2.8 a 2.9 2.75 kg/ dm3.

Las rocas calizas tienen una textura cristalina. La dureza de la caliza

es de 2 a 3 en la escala relativa de dureza de Friedrich Mohos.

La porosidad de la caliza es de 0.3%-1.2% y su gravedad especifica

corresponde a valores entre 2.65-2.75 de acuerdo con (Grover Porta

2014).

Las propiedades de la caliza dependen la cantidad de impureza de la

roca original. Un ejemplo de ello son las calizas que contienen

alúmina en combinación con sílice, esta combinación se encuentra

en forma de arcilla. Cuando estas cantidades son apreciables la

arcilla convierte a la caliza rica en calcio en amarga o arcillosa, que

por calcinación dan cales hidráulicas. Las cales que contienen

materiales arcillosos en cantidades de 5-10% son débiles

hidráulicamente, pero las que contienen del 15-30% de estos

materiales son altamente hidráulicas. (Guerrero H., mayo-agosto

2001).

Propiedades químicas

Composición

La materia silícea además de ser una impureza, es muy dura y

nociva para las cales y las rocas destinadas a producir materiales de

pulimento. Las calizas metalúrgicas y químicas deben tener menos

del 1% de alúmina y menos del 2% de sílice.

Los compuestos de hierro son pocas veces nocivos para la caliza a

menos que se requiera una cal muy pura. Normalmente el hierro se

encuentra en forma de pirita FeS2 e hidróxido férrico (limonita). Los

silicatos que contienen hierro no se descomponen.

Los compuestos de sodio y potasio no se encuentran en cantidades

notables en la caliza y no son nocivos para las mismas.

Los compuestos de azufre y fosforo son impurezas nocivas para la

cal y caliza química, estos componentes no deben estar en mayores

proporciones a 0.05% para el azufre y 0.02% para el fosforo.

(Guerrero H., mayo-agosto 2001).

De esta forma la materia prima a trabajar tendría la siguiente

composición:

Características Químicas

Óxido de Sílice (SiO2): Máx. 1.0%

Óxido de Hierro (Fe2O3): Máx. 0.1%

Óxido de Aluminio (Al2O3): Máx. 0.1%

Carbonato de Calcio (CaCO3): Min. 96.0%

Óxido de Calcio (CaO): Min. 54.0%

Óxido de Magnesio (MgO): Máx. 0.1%

Tipos de mineral (caliza)

Se encuentran dos tipos de piedra: la dolomita y la calcita, ambas son minerales

compuesto de calcio y magnesio; se diferencian por las propiedades

fisicoquímicas, proporciones de carbonatos, el color y en el uso, puesto que la

Calcita Tipo A no pose porcentajes de silicio ni de hierro y es especial para la

fabricación de vidrio y la Calcita Tipo B tiene un alto contenido de silicio lo cual es

beneficioso en la zona agrícola y para la obtención de cal de alta pureza.

Calcita:

La clase de mineral es un carbonato, cuya fórmula es: CaCO3, Presenta una

variedad enorme de formas y colores. Se caracteriza por su relativamente baja

dureza (3 en la escala de Mohs) y por su elevada reactividad incluso con ácidos

débiles, tales como el vinagre. Compuesto por: 40.04 %Ca, 56.03 %CaO, 12.00 %

C, 43.97 %CO2. Dentro de sus usos se encuentra: la agricultura, fertilizante al

modificar el pH del suelo regulando la acidez y mejorando los cultivos, también se

utiliza para desacidificar el agua.

Dolomita:

Es un mineral compuesto decarbonato de calcio y magnesio [CaMg(CO3)2]. Se

produce una sustitución por intercambio iónico del calcio por magnesio en la roca

caliza (CaCO3). Se presenta incolora con una dureza de 3,5 a 4 (escala de Mohs).

Contiene el 30.41% de CaO, 21.86% de MgO y el 47.73% de CO2, en su forma

http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Mohs

http://es.wikipedia.org/wiki/Vinagre

http://es.wikipedia.org/wiki/Mineral

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_calcio

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio

más pura. Dentro de sus usos se encuentra: la fabricación de materiales

refractarios, metalúrgica manufactura de cerámica, pinturas, como componente

para fabricar el vidrio, y la agricultura.

ESPECIFICACIÓN PRODUCTO

Según (Taiwan Turnkey Project Association) se encuentra en los siguientes

rangos, los cuales serán los valores del producto a trabajar:

1. CAL VIVA

CaO: Min. 93.25% - 98% cal disponible.

MgO: Min. 0.3% - 1.5%

Contenido de S: Máx. 0.1%

SiO2: Máx. 0.2% - 1%

Fe2O3: Máx. 0.1% - 0.4%

Al2O3: Máx. 0.1% - 0.5%

2. CAL HIDRATADA

CaO: Min. 62% - 64%

Ca(OH)2: Min. 85%

Gravedad especifica: 2.3 - 2.4

Densidad de la masa: 450-560 kg/m3.

MgO: Máx. 1%

SiO2: Máx. 0,5%

Fe2O3: Máx. 0,1%

Al2O3: Máx. 0,1%

Propiedades físicas de la cal

Estado físico, sólido.

Se presenta granulada o molida.

Apariencia del producto; color crema, café y blanco.

No presenta olor.

Concentración de CaO libre > 75%.

Concentración de CaO alcalinizante > 86%.

Punto de fusión Cal viva: 2.570 ºC.

No es inflamable.

No posee explosión potencial.

Solubilidad en agua insignificante (a 0ºC = 1,40 gr CaO/lt y a 100ºC =

0,54 gr CaO/lt).

El óxido de calcio reacciona con ácidos, formando sales de calcio, de las

cuales algunas serían solubles.

Es inestable por ser material anhidro. Es incompatible con agua y

ácidos. Reacciona con algunos plásticos, caucho y revestimientos. El

floruro reacciona con el óxido de calcio, desarrollando mucho calor y

algo de luz.

Propiedades químicas de la cal

Punto de fusión 2.570ºC

Punto de ebullición 2.850ºC

Peso específico 3,3 - 3,4 g/cm3 a 20°C

Densidad a granel 700 – 1.300 kg/m3 a 20°C

En las siguientes tablas 8 y 9, se puede apreciar antecedentes sobre las

propiedades físico-químicos (Coloma Álvarez, 2008), corresponden a datos

teóricos de los distintos tipos de cal que existen y una derivación de estas mismas.

Efectos almacenamiento de cal

La cal viva es muy higroscópica y reacciona con la humedad del aire. La cal

viva debe ser almacenada en silos, o, en lugares cerrados. Su durabilidad

depende de su exposición al aire y/o a la humedad. Productos almacenados

en silos herméticos se pueden almacenar hasta un mes sin perjudicar sus

cualidades.

La cal no es combustible cuando se mezcla con agua, no obstante, desprende

un calor considerable cuando entra en contacto con ella, o con ácidos u otras

sustancias químicas que contengan agua de cristalización. El calor resultante

de la hidratación puede ser suficiente como para encender materiales

combustibles cercanos.

En el almacenamiento, en lo posible se recomienda en envases impermeables

y ojalá sobre madera a una distancia de al menos 10 cm del suelo, para evitar

contacto con la humedad del piso.

La rotación de los sacos en las bodegas no debes ser mayor a 15 días para la

cal viva y de 180 días para la cal hidrata.

c) Cálculo de caudales y condiciones de temperatura, presión y

composición de las corrientes por los balances de materia y

energía.

HORNO DE CALCINACIÓN

Balance de masa

La planta se diseña para producir 900 ton/h al mes, lo que significa 30 ton/h de cal

diaria. En base a la reacción de calcinación e hidratación que se mostró

anteriormente, se predice lo siguiente:

‘

Se debe tener en cuenta que la piedra tiene una pureza de 96 %

900gCaO * 100.08 𝑔 CaCO3

56.08 𝑔 CaO =1606.13g ó 1.6061kg

La carga de piedra caliza por cada hora es de: 1,25 ton/h

Cantidad de CaCO3 que reacciona durante la calcinación por hora:

1,25𝑡𝑜𝑛CaCO3

h∗

96 𝑡𝑜𝑛 CaCO3

100 𝑡𝑜𝑛 CaCO3 = 1,2

𝑡𝑜𝑛CaCO3

h

Flujo de Cal Viva obtenido:


h∗

1𝑡𝑜𝑛 𝑚𝑜𝑙 CaO

1𝑡𝑜𝑛 𝑚𝑜𝑙 CaCO3 ∗

1 𝑡𝑜𝑛 𝑚𝑜𝑙 CaCO3

100 𝑡𝑜𝑛 CaCO3 ∗

56,08 𝑡𝑜𝑛 𝐶𝑎𝑂

1𝑡𝑜𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝑂= 0,673

𝑡𝑜𝑛 𝐶𝑎𝑂

ℎ

Teniendo en cuenta la pureza de la piedra caliza: 0,646 kgCaO/h

Flujo de CO2 desprendido:


h∗

1𝑡𝑜𝑛 𝑚𝑜𝑙 CO2

1𝑡𝑜𝑛 𝑚𝑜𝑙 CaCO3 ∗

1 𝑡𝑜𝑛 𝑚𝑜𝑙 CaCO3

100 𝑡𝑜𝑛 CaCO3 ∗

44 𝑡𝑜𝑛 CO2

1𝑡𝑜𝑛 𝑚𝑜𝑙 CO2 = 0,528

𝑡𝑜𝑛 CO2

ℎ

Compuesto PM (ton/mol)

CaCO3 100,08

CaO 56,08

CO2 44

Teniendo en cuenta la pureza de la piedra caliza: 0,506 tonCO2/h

Balance de energía

Cálculo de Calor útil necesario para la disociación de CaCO3

ΔH reacción = ΔH formación de productos – ΔH formación de reactivos

Entalpías de formación de los compuestos químicos de la reacción de calcinación de la caliza.

Compuesto Químico Entalpia de formación (Kcal/mol)

CaCO3 -289,5

CaO -151,7

CO2 -94,054

ΔH reacción = 43,746Kcal

mol

Entonces el calor mínimo necesario para la disociación es:

Qmin= 43,746 Kcal

mol*

1 Kmol CaO

56 kg CaO∗

1000 mol

1 Kmol = 781,18

Kcal

𝑘𝑔 𝐶𝑎𝑂

Y el flujo de calor útil necesario para la producción de 0,679𝑡𝑜𝑛 𝐶𝑎𝑂

ℎ es:

Qútil= 781180𝐾𝑐𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑂

𝑡𝑜𝑛𝐶𝑎𝑂 * 0,679

𝑡𝑜𝑛 𝐶𝑎𝑂

ℎ = 530421,22

Kcal

h

Variables del horno de calcinación

Temperatura de entrada: 15°C

Temperatura de salida: 1300°C

Presión: 101 kPa

Flujo másico: 1,25 ton/h

Composición de entrada:

SiO2: 1.0%

Fe2O3: 0.1%

Al2O3: 0.1%

CaCO3: 96.0%

CaO: 54.0%

MgO: 0.1%

Composición de salida:

CaO: 93.25% - 98% cal disponible.

MgO: 0.3% - 1.5%

Contenido de S: 0.1%

SiO2: 0.2% - 1%

Fe2O3: 0.1% - 0.4%

Al2O3: 0.1% - 0.5%

BALANCE DEL ENFRIADOR

Variables

Tentrada: 1300°C

Tsalida: 130°C

Presión: 101,3 kPa

BALANCE DEL HIDRATADOR

Se requieren 18 partes en peso de agua por cada 56 partes de óxido de cal para

realizar el apagado. Teniendo en cuenta la pérdida de agua por evaporación al

producirse la reacción de hidratación de la cal viva, se considera necesario

alrededor de un 33% de agua en peso para obtener cal apagada en polvo, entre

300 y 400% para obtener una cal en pasta y más de un 400% para obtener una

lechada o agua de cal.

Variables

Tentrada: 90°C

Tsalida: 110°C

Flujo másico: 1,25 ton/h

Composición de entrada:

CaO: 93.25% - 98% cal disponible.

MgO: 0.3% - 1.5%

Contenido de S: 0.1%

SiO2: 0.2% - 1%

Fe2O3: 0.1% - 0.4%

Al2O3: 0.1% - 0.5%

Composición de salida:

CaO: 62% - 64%

Ca(OH)2: 85%

MgO: 1%

SiO2: 0,5%

Fe2O3: 0,1%

Al2O3: 0,1%

d) Termodinámica y cinética de las reacciones químicas involucradas

(equilibrio, rendimiento, velocidades, condiciones óptimas).

Cinética de reacción

𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠)↔𝐶𝑎𝑂(𝑠)+ 𝐶𝑂2(𝑔)

∆𝐻=1764𝑘𝐽/(20°𝐶); ∆𝐻=1643𝑘𝐽/𝑘𝑔(890°𝐶)

Es una reacción fuertemente endotérmica.

La energía libre estándar viene dada por (Ecuación de Gibbs-Helmolthz):

∆𝐺=∆𝐺°+𝑅𝑇𝐿𝑛(𝐾𝑒𝑞)

En el equilibrio ∆G=0

Entonces ∆𝐺°=−(𝐾𝑒𝑞)

La constante de equilibrio viene dada por

𝐾𝑒𝑞=𝑎𝐶𝑎𝑂𝑃𝐶𝑂2

𝑎𝐶𝑎𝐶𝑂3= PCO2

Por lo que ∆𝐺°=−(PCO2)

En la figura 1 viene representada la energía libre estándar para la descomposición del carbonato de calcio en función de la temperatura. Las líneas a trazos representan el valor de la presión parcial de equilibrio del gas (CO2). Si ∆G°=0 entonces:

(PCO2)=0

PCO2=1

Figura 1. Energía libre estándar de reacción en función de la temperatura. Las líneas a rayas representan la presión de gas de equilibrio encima del óxido y el carbonato (el hidróxido). Tomado de (Blanco A., 2005). Y la temperatura a la que eso ocurre es a 1156K (883°C). En la misma figura 1

también se da la presión parcial de CO2, que normalmente existe en la atmósfera

de ello se puede determinar la temperatura a la cual el carbonato de calcio llega a

ser inestable cuando se calienta en el aire, dicho valor es de 810K (537°C).

En la figura 2 puede verse el valor de la presión de disociación del CaCO3 en

función del inverso de la temperatura (1/T).

∆𝐺° = −𝑅𝑇𝐿𝑛𝑇(𝐾𝑒𝑞) = −𝑅𝑇𝐿𝑛𝑇(PCO2)

∆𝐺° = 𝐻° − 𝑇∆𝑆°

De las ecuaciones anteriores

𝐿𝑛(PCO2) = −∆𝐻°

𝑅

1

𝑇+

∆𝑆°

𝑅

Tomando escala logarítmica en el eje de ordenadas y como variable del eje de abscisas 1/T la ecuación anterior representa una recta cuya pendiente es:

𝑚 = −∆𝐻°

𝑅 (< 0)

Figura 2. Presión de disociación de equilibrio del CaCO3 en función del inverso la temperatura (1/T). Tomado de (Blanco A., 2005). De lo anterior se deduce que la presión de disociación (descomposición) es una atmósfera cuando la temperatura es de 883 ºC, sin embargo la descomposición de la caliza llega a ser significante a 500 - 600 °C si la presión parcial de CO2 se mantiene suficientemente baja o si la caliza está íntimamente mezclada con materiales tales como el cuarzo o productos de descomposición de las arcillas, que reaccionan con el óxido de calcio.

El apagado de la cal consiste en la combinación del óxido cálcico obteniéndose un producto, el hidróxido cálcico, que aumenta de volumen respecto al producto inicial y se desprende calor. Para este procesos se requieren 18 partes en peso de agua por cada 56 partes de óxido de cal para realizar el apagado. Teniendo en cuenta la pérdida de agua por evaporación al producirse la reacción de hidratación de la cal viva, se considera necesario alrededor de un 33% de agua en peso para obtener cal apagada en polvo, entre 300 y 400% para obtener una cal en pasta y más de un 400% para obtener una lechada o agua de cal (Pérez, 2012).

e) Servicios, equipos a adquirir, accesorios por construir y materiales

de construcción.

Servicios, materiales y otros

SERVICIOS, MATERIALES Y OTROS

CARACTERÍSTICAS

Caracterización

En esta etapa se evaluá la extracción de la cal, el proceso de

perforación, así como los explosivos a usar para obtener la

caracterización del producto con su respectiva composición química.

Explosivos para la extracción de la piedra caliza.

100 kg de ANFO, 1 caja de dinamita, 100 metros de cordón detonante 3P, 1 fulminante #6, 1

metro de mecha lenta.

Pasajes y viáticos

Según el destino del producto final.

Gas natural

Para el funcionamiento de los equipos.

Combustible Galones de gasolina para los

vehículos

Termógrafo

Un registrador es un instrumento de registro electrónico que

monitorea y reporta los diversos cambios de temperatura en el

tiempo de un equipo.

Analizador de gases

En la parte del horno, ya que se emite CO2

Visita terreno

Evaluá el área de terreno para los equipos

Empaques Bolsas de polipropileno de:

25 y 50 kg.

Maquinaria y equipo

MAQUINARIA Y EQUIPO CANTIDAD

MINA

Perforadora 1

Compresores 1

Camiones tolva 2

Cargador frontal 3

PLANTA DE PROCESAMIENTO DE CALES

Tolva 1

Trituradora de mandíbula 1

Banda transportadora 40 Metros

Zaranda 4 metros

Horno de calcinación 2

Molino de bolas 2

Clasificador gravitacional 1

Criba 1

Hidratador (reactor) 1

Empacadora automática 1

Montacargas 2

Silos 2

DIMENSIONES DE LOS EQUIPOS

Perforadora:

Martillo hidráulico HB 2000kg. 4

Diámetro de la herramienta 150mm

Longitud de trabajo de la herramienta 665 mm

Número de golpes 300-600 gpm

Presión de servicio 160-180 bares.

Compresor (Atlas Copco Colombia Ltda., 2010-2014)

Datos técnicos

Presión de trabajo efectiva normal: 7 bar / 102 psig

Nivel de potencia acústica máx: 99 dB

Capacidad de aceite: 24 L

Motor Número de cilindros: 4

Potencia a velocidad nominal: 88 kW

4 http://www.farell.com/uploads/documentos/GAMA%20PRODUCTOS%20ATLAS%20COPCO%20CTO.pdf

Velocidad del motor (nominal): 2300 rpm

Dimensiones de la unidad

Longitud total con lanza de remolque ajustable/fija: 4356/3941 mm

Anchura total: 1701 mm

Altura total: 1611 mm

Características - Resistente a condiciones climáticas adversa (de -25°C a +50°C) - Pequeñas dimensiones y peso reducido - Intervalos de servicio y mantenimiento prolongados Ventajas - Fácil de transportar o desplazar - Funcionamiento sencillo - Menor coste total de inversión

Camión tolva (HYUNDAI, 2014)

Motor

Modelo Hyundai D6CC Powertec Euro IV

Tipo 6 cilindros en línea 24 válvulas

Cilindrada 12.300 cc

Potencia 380 hp @ 1.900 rpm

Torque 1.568 nm @ 1.200 – 1.500 rpm

Inyección Inyector Bomba EUI

Capacidad

Capacidad Técnica Máxima (Kg):

Eje delantero: 18.000

Eje trasero: 26.000

Total: 44.000

Capacidad de Carga (Kg):

Eje delantero: 11.090

Eje trasero: 22.440

Total: 33.530

Tara (Kg): Eje delantero: 6.910

Eje trasero: 3.560

Total: 10.470

Cargador frontal (KOMATSU )

POTENCIA Bruta: 143 kW 192 HP @ 2100 rpm Neta: 142 kW 191 HP @ 2100 rpm CAPACIDAD DE CUCHARÓN 2.7–4.0 m3 3.5-5.2 yd3

DESCARGUE Y ALCANCE Altura libre de vaciado: 2885 mm 9’6” Alcance para descarga: 1210 mm 4’0” Esta maquinaria se alquilara debido a que incrementa significativamente la

inversión inicial y son equipos que se usaran 5 días por mes, lo cual no justifica su

compra inmediata.

Trituradora de mandíbula (XSM, 2000-2012)

Modelo

Tamaño de abertura para suministro de

materiales (mm)

Tamaño de suministro

de materiales máx. (mm)

Rango de ajuste de abertura

de descarga

(mm)

Capacidad (T/H)

Potencia de motor eléctrico

(Kw)

Dimensiones generales

(mm)

Peso (T)

PE-250×400 400×250 210 20-80 5-20 15 1450×1315×1296 3

Banda transportadora (XSM, 2000-2012)

Ancho de banda (mm) Longitud de banda (m)/Potencia(Kw) Velocidad de banda Capacidad

(L/KW) (L/KW) (L/KW) (m/s) (T/H)

B400 ≤12/2.2 12-20/2.2-4 20-25/3.5-7.5 1.25-2.0 30-60

Zarandas vibratorias inclinadas (CATERPILLAR, 2008)

Modelo Tamaño de zarandas Potencia Peso

CVB1540 1.5 x 4 m 15 kW 2.8 - 5 ton

Horno de calcinación (PRACTICAL ACTION , 1995)

Volumen Ø interior Altura Producción Tamaño piedra

1 m3 100 cm 350 cm 6 ton 40-150 mm

Molino de bolas

Modelo Ø120*28005

Velocidad de rotación: 36 rpm

Tamaño de alimentación: 0-20mm

5 http://www.chinaminingequipment.es/2-2-ore-dressing-ball-mill.html

https://www.ferreyros.com.pe/productos/equipos-nuevos/chancadoras-y-zarandas/fijas/zarandas-vibratorias-inclinadas-cvb/cvb1540?pf=222

Capacidad: 1.2-3.7 t/h

Potencia: 37kW

Peso: 12,5 t

Empacadora automática:

Marca: puda Dcs- fwjj6

Longitud: 1.3m

Ancho: 1.2m

Altura: 1.7m

Material de empaquetado: Papel, Otros

Peso: 750kg

Criba

Marca: backers

Cribadora en estrella 2-ha7

Medidas de transporte: 6.800*2.550*2.680 (Largo*Ancho*Altura en mm)

Medidas de trabajo: 9.200*5.450*2.680 (Largo*Ancho*Altura en mm)

Medidas del silo: 2.800*1.200*1.000 (Largo*Ancho*Altura en mm), dispuesto

cónicamente

Volumen del silo: 2 cbm

Ciclones

Marca: AFW

Flujo: 3000m3/h

Presión aire: 6 bar

Area de filtro: 39 m2

Montacargas:

Nissan Platinum II serie de amortiguador capacidad de 1300 kg LPG_dual Fuel8

6 http://spanish.alibaba.com/product-gs/fly-ash-packaging-machine-822068241.html 7 http://backers.de/es/t%C3%A9cnica-de-cribado-en-estrella-para-materiales-minerales 8 http://www.viarural.com.co/agroindustria/montacargas/nissan-forklift/platinum-ii.htm

Modelo CF30

Longitud: 2070 mm

Ancho: 970 mm

Altura: 2060 mm

Velocidad Máx: 17.54 km/h

f) Mano de obra.

A continuación, se da un aproximado en tiempo de producción:

La extracción del material se hará con el fin de obtener la cantidad

necesaria para un mes de trabajo. Se sabe que se requieren 1859 g de

piedra caliza con el 96% de pureza para obtener 1000g de cal viva,

conocida esta relación se puede decir que para obtener 30 toneladas de cal

viva, que es la producción mensual, se requieren 1673,1 toneladas de

piedra caliza. Se espera que durante un día de trabajo, de 9-10 horas en la

mina, se extraigan aproximadamente 350 toneladas. Esto quiere decir que

para obtener la cantidad necesaria para un mes de trabajo la extracción se

debe hacer en 5 días de trabajo en la mina.

En esta etapa se lleva a cabo la perforación y voladura de la tierra para la

obtención de la piedra caliza. Es una etapa rápida puesto que los

explosivos hacen el trabajo de manera inmediata.

El transporte de material dura 15 min por cercanía de la planta a la mina, el

descargue es de aproximadamente de 30 min. Este se hará en dos

camiones con capacidad para 33 toneladas esto quiere decir que se harán

alrededor de 6 viajes por cada camión en un día de trabajo.

De esta forma las actividades de adecuación y selección de materia prima

en la etapa inicial son conducidas a la tolva, el proceso de producción de

esta etapa hasta la molienda previa de la calcinación es de un tiempo total

de 8 horas.

Se destina un tiempo de 8 horas para el proceso de calcinación, puesto que

es una de las etapas más importantes y requiere de tiempo, para la correcta

calcinación y la obtención de cal viva.

Finalmente, se destina un tiempo de 8 horas para la hidratación, el

empaque y almacenamiento del producto.

Por lo que las jornadas se harán en 3 turnos rotativos de 8 horas diarias

donde se realizaran actividades distintas siguiendo el proceso mencionado

anteriormente para un total de 24 horas, necesitando los siguientes

trabajadores por turno:

MANO DE OBRA

Personal Número de personas

APOYO

Mineros (ingeniero de minas, capataz, operadores

de maquinaria pesada y transporte de carga)

11

PLANTA

Preparación y transporte de la piedra caliza

2

Operario de control en la calcinación

1

Operario de control en la hidratación y empacador del

producto

2

Técnico de almacenamiento 1

Jefe de laboratorio 1

Director de planta 1

Además, se aclara que para economía de la empresa se tiene una mano de obra

directa que es el personal de planta que se necesita de manera constante y una

mano de obra indirecta en la parte de la mina ya que se necesita su trabajo una

vez al mes o de manera intermitente, en la siguiente tabla se muestra la

distribución de cargos para ambos casos:

NÚMERO CARGOS A PROVEER

IDENTIFICACIÓN DEL CARGO

3 Operario de control: Control de calcinación, procesos pre y post calcinación, embalaje de producto terminado

1 Técnico de almacenamiento: Inventarios y almacenamiento

2 Conductor

1 Director de planta

1 Jefe de laboratorio

1 Ingeniero de minas

1 Capataz

7 Operarios de maquinaria pesada (extracción y cargue)

BIBLIOGRAFÍA

Atlas Copco Colombia Ltda. (2010-2014). Nuestros productos. Obtenido de

http://www.atlascopco.com.co/coes/products/

Blanco A., F. (2005). Proceso de clinkerización. Lección 23. Obtenido de

http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/LECCION23.Proceso.COCCION.pdf

CATERPILLAR. (2008). Metso minerals . Obtenido de

http://lib.hpublication.com/publication/82673541/

Coloma Álvarez, G. (Julio de 2008). LA CAL: ¡Es un reactivo químico! Chile.

Guerrero H., C. (mayo-agosto 2001). Rocas Calizas: Formación, ciclo del

carbonato, propiedades, aplicaciones, distribución perspectivas en la

Mixteca Oaxaqueña . Temas de ciencia y tecnología, No. 14 volumen 5, 3-

14.

Osorno Henao , H., & Darío Zapata, R. (2012). MITOS Y REALIDADES DE LAS

CALES Y ENMIENDAS EN COLOMBIA. Obtenido de Universidad Nacional

de Colombia sede Medellín:

http://www.bdigital.unal.edu.co/6834/1/Mitos_y_realidades_de_las_cales_y_

enmiendas_en_Colombia_%5BTesis_HOH2012%5D.pdf

Pérez, A. (2012). Fical, Forum Ibérico de la Cal . Obtenido de

http://www.fical.org/index.php?option=com_content&view=article&id=51&Ite

mid=278#4crusher/trituradora-de-mandibula.html

Porta, G. (Febrero de 2014). Diseño de una planta para la producción de cal.

Universidad Nacional del Centro del Perú. Obtenido de

http://www.slideshare.net/groverporta/diseo-de-una-planta-para-la-

produccin-de-cal

PRACTICAL ACTION . (Febrero de 1995). DISEÑOS DE HORNOS DE CAL .

Obtenido de

http://www.cd3wd.com/cd3wd_40/cd3wd/Technical%20Briefs/Spanish%20T

echnical%20Briefs/KnO-100054_desenos_de_hornos_de_cal.pdf

Taiwan Turnkey Project Association. (s.f.). PLANTA DE PRODUCCION DE CAL

HIDRATADA Y CAL VIVA. Obtenido de

http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=101&fdname=CHE

MICAL+MATERIAL&pagename=Planta+de+produccion+de+cal+hidratada+

y+cal+viva

Unidad de planeación minero energética, R. d. (31 de Marzo de 2014). Resolución

No.125. Obtenido de

http://www.upme.gov.co/Normatividad/Upme/2014/0125_2014.pdf

XSM. (2000-2012). Minins and construction . Obtenido de

http://molinodebola.org/Aggregate-Processing/bandas-de-transportador.html

XSM. (2000-2012). Minins and Construction . Obtenido de

http://molinodebola.org/Stone-

RECOLECCIÓN DE DATOS ECONÓMICOS ESPECÍFICOS

a) Estimación de costos de producción

MATERIAS PRIMAS E INSUMOS COSTO ANUAL

Piedra caliza $141’242.400

Gas natural $100’000.000

Agua $100’000.000

COSTO TOTAL $341.242.400

Para producir una tonelada de cal hidratada el costo es de $568.634. El

precio de una tonelada de piedra caliza es de $13.078, los costos de

agua y gas natural fueron supuestos de acuerdo a los valores de los

servicios industriales en Bogotá.

El porcentaje de aumento de costo de materia prima se estimó así para

5 años.

Año 1: 2%

Año 2: 2,20%

Año 3: 2,50%

Año 4: 2,60%

Año 5: 3,12%

En la siguiente tabla se muestran los costos indirectos de fabricación proyectados

a 5 años.

DESCRIPCIÓN AÑO1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5

Servicio de Agua y Alcantarillado 100.000.000,00 100.000.000,00

100.000.000,00 100.000.000,00

100.000.000,00

Servicio de Gas 100.000.000,00 100.000.000,00

100.000.000,00 100.000.000,00

100.000.000,00

Servicio de Energía 80.000.000,00 80.000.000,00

80.000.000,00 80.000.000,00

80.000.000,00

Servicio de Internet 600.000,00 600.000,00

600.000,00 600.000,00

600.000,00

Servicio de Telefonía Fija 600.000,00 600.000,00

600.000,00 600.000,00

600.000,00

Impuestos 90.385.000,00 90.385.000,00

90.385.000,00 90.385.000,00

90.385.000,00

Papelería 1.200.000,00 1.200.000,00

1.200.000,00 1.200.000,00

1.200.000,00

#N/A 1.080.000.000,00 1.080.000.000,00

1.080.000.000,00 1.080.000.000,00

1.080.000.000,00

Seguros - - - - -

Capacitación de Empleados - - - -

DEPRECIACIONES - 33.818.714,20 33.818.714,20 33.818.714,20

33.818.714,20

INTERESES FINANCIEROS 93.372.832,61 93.372.832,61

93.372.832,61 - -

TOTAL 1.546.157.832,61 1.579.976.546,81

1.579.976.546,81 1.486.603.714,20

1.486.603.714,20

b) Utilidades

Se estima que el incremento en la utilidad sea del 5% para los primeros tres años,

6% y 7% para el cuarto y quinto año respectivamente. Para conocer las utilidades

de la planta, se deben conocer datos, como:

El presupuesto de ventas es proyectado a 5 años, con datos de las

unidades y el precio de venta, por lo que se tiene:

DESCRIPCIÓN AÑO1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5 TOTAL

Cal hidratada 6000 6540 7194 7985 8864 36.583

TOTAL

UNIDADES 6.000 6.540 7.194 7.985 8.864 36.583

PRECIO DE VENTA

UNITARIO 650.000 670.085 689.853 729.864 757.599

3.497.400,24

TOTAL EN PESOS

3.900.000.000 4.382.355.900 4.962.798.939 5.828.211.818 6.715.149.092 25.788.515.749

El presupuesto de costo de ventas, donde se presupuesta la compra de

materiales directos, el presupuesto de mano de obra directa, y el

presupuesto de gastos indirectos son el punto de partida para la

preparación del presupuesto de costo de ventas. El inventario final deseado

y el inventario inicial estimado son combinados con esta información para

determinar el presupuesto del costo de lo vendido.


+ INV. INICIAL DE MATERIA PRIMA 0,00 11.623.869,56 0,00 0,00 0,00

+ MATERIAS PRIMAS 153.167.828,34

156.537.520,56

160.450.958,58

164.622.683,50

169.758.911,23

+ MANO DE OBRA DIRECTA 300.672.000,00

306.839.145,60

312.908.804,40

318.882.151,08

324.762.593,16

+ COSTOS IND. FABRICACIÓN 1.546.157.832,61

1.579.976.546,81

1.579.976.546,81

1.486.603.714,20

1.486.603.714,20

- INV. FINAL DE MATERIA PRIMA 11.623.869,56 - - - -

= COSTO DE ARTICULOS DISP. PARA LA VENTA

1.988.373.791,39

2.054.977.082,54

2.053.336.309,79

1.970.108.548,78

1.981.125.218,58

+ INV. INICIAL DE PRODUCTOS TERMINADOS -

300,00

327,00

359,70

399,27

- INV. FINAL DE PRODUCTOS TERMINADOS

94.684.466,26

102.326.405,66

102.202.259,76

98.019.744,02

98.567.861,61

= COSTO DE VENTAS 1.893.689.325,13

1.952.650.976,88

1.951.134.377,02

1.872.089.164,46

1.882.557.756,24

El presupuesto de gastos de administración, son los trabajadores en la

parte administrativa.


Contador 16.800.000,00 17.319.120,00 17.830.034,04 18.332.841,00 18.827.827,71

Servicios generales

15.456.000,00 15.933.590,40 16.403.631,32 16.866.213,72 17.321.601,49

Recepcionista 15.456.000,00 15.933.590,40 16.403.631,32 16.866.213,72 17.321.601,49

0 - - - - -

0 - - - - -

DEPRECIACIONES 30.906.666,67 30.906.666,67 30.906.666,67 11.720.000,00 11.720.000,00

GASTOS PREOPERATIVOS

4.652.200,00 4.652.200,00 4.652.200,00 4.652.200,00 4.652.200,00

TOTAL 83.270.866,67 84.745.167,47 86.196.163,34 68.437.468,44 69.843.230,69

El presupuesto de gastos de ventas, son los trabajadores en la parte de

ventas.


Asesor comercial 45.360.000,00 46.761.624,00 48.141.091,91

49.498.670,70 50.835.134,81

Director comercial 164.160.000,00 169.232.544,00 174.224.904,05

179.138.046,34 183.974.773,59

Ejecutivo de cuenta 72.960.000,00 75.214.464,00 77.433.290,69

79.616.909,49 81.766.566,04

Publicidad Anual 3.600.000,00 3.711.240,00 3.825.917,32

3.944.138,16 4.066.012,03

Licencias - - - - -

Otros - - - - -

110.000.000,00 110.000.000,00 110.000.000,00

110.000.000,00 110.000.000,00

0 - - - - -

TOTAL 396.080.000,00 404.919.872,00 413.625.203,96

422.197.764,69 430.642.486,47

Finalmente, el margen de utilidades se estableció con respecto a los últimos 5

años, donde se muestra que la utilidad bruta en ventas es favorable para la planta

puesto que se mantiene un aumento. A su vez, se obtiene tres tipos de utilidades,

las cuales se calculan de la siguiente forma:

Ventas – Costo de ventas = UTILIDAD BRUTA EN VENTAS.

Utilidad bruta en ventas – gastos de administración – gastos de ventas =

UTILIDAD O PÉRDIDA OPERACIONAL.

Utilidad o pérdida operacional – impuesto de renta = UTILIDAD O PÉRDIDA

DEL PERIODO.


VENTAS 3.900.000.000,00

4.382.355.900,00

4.962.798.938,96

5.828.211.817,93

6.715.149.092,38

- COSTO DE VENTAS 1.893.689.325,13

1.952.650.976,88

1.951.134.377,02

1.872.089.164,46

1.882.557.756,24

= UTILIDAD BRUTA EN VENTAS 2.006.310.674,87

2.429.704.923,12

3.011.664.561,93

3.956.122.653,47

4.832.591.336,15

- GASTOS DE ADMINISTRACIÓN 83.270.866,67

84.745.167,47

86.196.163,34

68.437.468,44

69.843.230,69

- GASTOS DE VENTAS 396.080.000,00

404.919.872,00

413.625.203,96

422.197.764,69

430.642.486,47

= UTILIDAD O PERDIDA OPERACIONAL

1.526.959.808,20

1.940.039.883,66

2.511.843.194,63

3.465.487.420,34

4.332.105.618,98

- IMPUESTO DE RENTA 503.896.736,71

640.213.161,61

828.908.254,23

1.143.610.848,71

1.429.594.854,26

= UTILIDAD O PERDIDA DEL PERIODO

1.023.063.071,49

1.299.826.722,05

1.682.934.940,40

2.321.876.571,63

2.902.510.764,72

c) Mercados (oferta y demanda presente y futura, usos actuales, usos

nuevos, hábitos presentes de los comparadores, carácter,

ubicación y número de posibles consumidores).

Producción y consumo de cal: presente y futuro en Colombia

Tabla 1. Producción de cal en Colombia. Tomado de Tomado de (Dane, 2008-

2012).

Tabla 2. Consumo de cal en Colombia. Tomado de (Dane, COLOMBIA

MATERIAS PRIMAS, MATERIALES Y EMPAQUES CONSUMIDOS Y

COMPRADOS SEGUN TIPO DE ARTICULO 2008-2012, 2002-2012)

Aplicaciones de la cal:

La cal viva puede estar granulada, molida, apagada, lechada de cal,

entre otras. Las diferencias en las aplicaciones, de cada una de las

anteriormente nombradas, están en la forma de alimentación de la cal

que cada proceso requiere, dado el aprovechamiento que se quiera

obtener de ella, en cuanto al valor alcalinizante que se requiera y pueda

desarrollar (Coloma Álvarez, 2008).

Según (Guerrero H., mayo-agosto 2001) las ¾ partes de tonelaje anual

de cal se emplea como compuesto químico básico de la industria. La cal

estimula la producción del suelo, disminuyendo la acidez y

proporcionando nutrientes. En construcción se usa como agregado para

el concreto. La dolomita se usa como material refractario para

revestimiento de hornos. Se usa también en procesos metalúrgicos

como fundente, en la fabricación de pulpa de papel, en procesos de

neutralización de ácidos, como relleno de muchos productos

comerciales. Uno de los usos más importantes es en la fabricación de

cemento. En la fabricación de alambre y acero, en el tratamiento de

minerales de oro y plata, en la refinación del cobre y el plomo. En la

purificación de agua, en el tratamiento de aguas residuales. También se

usa en la refinación de azúcar y de petróleo, en la fabricación de

hidróxido de sodio, vidrio, insecticidas, carburo de calcio, polvos de

blanqueo, artículos de piel, barnices, magnesio.

También se usa para la producción de etilenglicol, para evitar la

putrefacción, para abatir la contaminación del aire ya que esta

desulfuriza los gases que salen de las plantas industriales. En la

fabricación de fosfato monocálcico que se usa en polvos de hornear. Se

usa también para reducir la corrosión de equipos de las industrias

fruteras neutralizando ácidos cítricos. Además es un preservativo

ablandador de la materia prima, para la fabricación de gelatina (Godoy

M., Mendoza R., & Otros, 2006).

Consumidores

En Colombia la cal es usada principalmente en la producción de

cemento, jabón, acero, caucho, productos farmacéuticos, barniz,

insecticidas, alimentos para planta, alimentos para animales, papel,

yeso, entre otros (Solano T., 2011).

Se espera llegar principalmente a las cementeras de Boyacá, ya que

ésta es una de las industrias que mas consume nuestro producto.

Dentro de ellas se encuentra Holcim, Cementos del Oriente S.A. y

Colconcretos. También se podría cubrir la demanda de Argos y Cemex

que se encuentran ubicadas en Cundinamarca. También se cuenta con

la industria dedicada a la fabricación de alambre y acero, en el

tratamiento de minerales de oro y plata, en la refinación del cobre y el

plomo, aquí su mayor representante es Acerias Paz del Río, aunque hay

empresas mas pequeñas que también pueden ser clientes potenciales.

d) Competencia

En Boyacá se encuentran las siguientes empresas, las cuales entran a ser la

principal competencia en nuestro proyecto:

Razón Social: CALVO ASOCIADOS S.A.S.

Domicilio Social: VE POTRERO GRANDE, CHITARAQUE, BOYACÁ

Forma jurídica: SOCIEDAD POR ACCIONES SIMPLIFICADA

Actividad: Extracción de piedra, arena y arcillas comunes

Razón Social: CALES MEDELLÍN LTDA.

Domicilio Social: VE LAS CALERAS, NOBSA, BOYACÁ

Forma jurídica: SOCIEDAD LIMITADA

Actividad: Fabricación de cemento, cal y yeso

Razón Social: CALES BOYACÁ CALBOY LTDA9.

Domicilio Social: VE LA CARRERA, SOGAMOSO, BOYACÁ


Actividad: Extracción de piedra, arena y arcillas comunes

Razón Social: CALIZAS TIBASOSA LTDA.

Domicilio Social: VE LA CARRERA ALTO LA CAPILLA, TIBASOSA, BOYACÁ


Actividad: Extracción de caliza y dolomita

Razón Social: INDUSTRIAL DE CALES Y AGREGADOS LTDA.

Domicilio Social: CL 5 A 22 21, SOGAMOSO, BOYACÁ


Actividad: Fabricación de cemento, cal y yeso

De igual manera se establecieron datos para tener características del producto, así como el proceso de producción, entre otras variables de empresas que se ubican en el país y cuentan con un amplio mercado, por lo que pueden ser una fuerte competencia, encontrando: PROCECAL S.A.S. (PROCECAL S.A.S , 2013)

Es una empresa ubicada en Medellín, cuenta con 20 años de experiencia en el mercado colombiano, dedicada a la producción y comercialización de cales vivas e hidratas. La empresa cuenta con 7 hornos verticales de calcinación continuos, un equipo automatizado de hidratación y dos silos de almacenamiento que producen mensualmente en promedio 2000 toneladas de Cal, donde 1500 se comercializan como cal viva y el resto como cal hidrata. Su ubicación geográfica se da por el hecho de tener minas propias cerca de la planta de calcinación, con una amplia logística en la recepción de la materia prima y en la comercialización del mismo. Dentro de los clientes se encuentra: Sucromiles S.A, Empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá, empresas públicas de Medellín, empresas municipales

9 Cuenta con una experiencia de 40 años mayor información en:

http://calesboyacacalboy.co/

http://empresite.eleconomistaamerica.co/CALES-BOYACA-CALBOY-LTDA.html

http://empresite.eleconomistaamerica.co/CALIZAS-TIBASOSA-LTDA.html

http://empresite.eleconomistaamerica.co/INDUSTRIAL-CALES-AGREGADOS-LTDA.html

http://calesboyacacalboy.co/

de Cali “EMCALI”, Empresas del sector siderúrgico, químico, petrolero, petroquímico y cuero. Dentro de los productos que maneja la empresa se encuentra:

CAL VIVA

IDENTIFICACIÓN: Nombre comercial: Cal viva Industrial Nombre químico: Oxido de calcio Formula química: CaO Peso molecular: 56 g/mol. Densidad:

DESCRIPCIÓN: Material resultante de la calcinación de la piedra caliza (CaCO3), en forma de gránulos blancos, homogéneos. USOS: Depuración de aguas, siderurgia y papel ESPECIFICACIONES:

GRANULOMETRÍA:

EMPAQUE:

Sacos de polipropileno de 50 kg con bolsa interior de polietileno cocidos a máquina

Sacos de polipropileno de 25 kg con bolsa interior de polietileno cocidos a máquina

Big Bag de polipropileno de 1000 kg

CAL VIVA DOLOMITA

IDENTIFICACIÓN: Nombre comercial: Cal viva dolomítica Nombre químico: Cal dolomítica calcinada Formula química: CaO y MgO DESCRIPCIÓN: Material resultante de la calcinación de la piedra dolomita (CaMg(CO3)2). Gránulos blancos, heterogéneos con oxido de calcio y magnesio. USOS: Industria siderúrgica para formación de escoria espumosa y protección del revestimiento refractario. También se usa en refinación y producción de matales no ferrosos como Níquel y Magnesio. ESPECIFICACIONES:

GRANULOMETRÍA:

EMPAQUE: Cumple con el mismo empaque de la cal viva y sus tres presentaciones.

CAL PARA BLANQUEAR

IDENTIFICACIÓN: Nombre comercial: Cal para blanquear Nombre químico: hidróxido de calcio Formula química: Ca(OH)2 Peso molecular: 74 g/mol. Densidad:

DESCRIPCIÓN: Es una material resultante de la humectación de la cal viva hasta satisfacer su afinidad química. Polvo blanco, finamente dividido, impalpable e inoloro. USOS: En la industria de construcción para el blanqueo de paredes y muros, plastificante de morteros y como impermeabilizante. ESPECIFICACIONES:

GRANULOMETRÍA:

EMPAQUE: Sacos de papel kraft de doble capa de 10 kg.

Además, la empresa cuenta con derivados de la cal para blanquear, se conocen con el nombre de: CAL HIDRATA TIPO N, se usa en la industria del cuero, acueductos y petroleras CAL HIDRATA TIPO E, se usa en Industrias químicas y tratamiento de aguas

CALCO S.A (CALCO S.A, 2014)

CALES DE COLOMBIA S.A. es una empresa industrial con más de 28 años de experiencia en el mercado colombiano (Medellín), dedicada a la explotación, procesamiento y comercialización de productos calcáreos.

Contando con una buena trayectoria en el mercado colombiano, atiende sectores

de la industria como el sector siderúrgico, alimentos, acueductos, papel y la

industria petroquímica siendo sus principales requisitos, el cumplimiento de las

características físico-químicas y la entrega oportuna de los productos.

Actualmente la capacidad de producción es de 15 hornos verticales continuos,

operando las 24 horas del día para un total de producción de 4.500

toneladas/mes. Dentro de los productos, se encuentra:

CAL VIVA

Descripción

Cal Viva, (Óxido de calcio CaO), se produce a partir de la piedra caliza seleccionada de alta pureza, con un alto contenido de carbonato de calcio, que se calcina en hornos verticales a altas temperaturas. El análisis físico químico se realiza bajo los lineamientos de la norma NTC 1398

Características Físicas

Reactividad Alta .............. 40°C en 3 min Media .......... 40°C entre 3 y 6 min Baja ............. 40°C en más de 6 min

Granulometría Cal Viva entre 1 y 2 pulgadas Cal Viva entre 1 y 4 pulgadas

Transporte

Proteger del agua

Estar totalmente cubierto Proteger de la intemperie

Almacenamiento

Almacenar en estibas (Palets)

Almacenar en un lugar ventilado y bajo sombra Lejos de fuentes de calor La rotación de los sacos en las bodegas no debe ser mayor a 15 días por cuanto es higroscópica y se hidrata.


(CaO) Total Min. 92.0%

(Cao) Disponible Min. 91.0%

P.P.C: a 1000 °C Máx. 3.9%

(MgO) Total Máx. 1.0%

Residuos Insolubles en HCl Máx. 0.8%

Residuos Insolubles en H2O Máx. 5.0%

Contenido de S Máx. 0.1%

Contenido de SiO2 Máx. 0.5%

Contenido de Fe2O3 Máx. 0.1%

Contenido de Al2O3 Máx. 0.1%

Contenido de P Máx. 0.1%

CAL HIDRATA

De dos tipos: TIPO N: Características Físicas: Granulometría Máximo residuo retenido en malla 100:6% Almacenamiento: La rotación de los sacos en las bodegas no debe ser mayor a 180 días.



(Ca(OH)2) Disponible Min. 85.0%

P.P.C: a 1000 °C Máx. 27.0%








Tipo E:

Maneja las mismas características físicas, solo diverge en su composición:



(Ca(OH)2 Disponible Min. 93.0%

P.P.C: a 1000 °C Máx. 27.0%








CAL AGRÍCOLA

Descripción

Es un producto que se obtiene de la piedra caliza, que por ser alcalina tiene como peculiaridad ser un poderoso desinfectante de bacterias y virus nocivos para la salud, suaviza y clarifica el agua, elimina sustancias negativas y neutraliza los ácidos del agua, protegiendo las tuberías de la corrosión.


(Cao) Disponible Min. 60.0%

(Ca(OH)2) Disponible Min. 80.0%

(MgO) Máx. 1.0%

Residuos insolubles en HCl Máx. 6.0%

CARBONATO DE CALCIO

Descripción

El carbonato de calcio es el principal componente de la piedra caliza. La caliza es

una roca compuesta por lo menos de un 96% de carbonato de calcio (CaCO3), con

pequeñas cantidades de carbonato de magnesio, silicato de hierro y aluminio.

Granulometría

Malla: 25, 200 y Grano No. 2

Almacenamiento La rotación de los sacos en las bodegas no debe ser mayor a 180 días.


Óxido de Sílice (SiO2) Máx. 1.0%

Óxido de Hierro (Fe2O3) Máx. 0.1%

Óxido de Aluminio (Al2O3) Máx. 0.1%

Carbonato de Calcio (CaCO3) Min. 96.0%

Óxido de Calcio (CaO) Min. 54.0%

Óxido de Magnesio (MgO) Máx. 0.1%

Pacific Stone S.A.S (Pacific Stone , 2012 )

Operación minera: Pacific Stone posee seis minas de Roca Caliza y Agregados Pétreos. La operación se desarrolla actualmente en la zona norte del país, a través de dos plantas dotadas de la más alta tecnología y equipo minero. Las plantas de producción de la compañía están situadas en las minas Guadalupe y Arrayanes, ubicadas en Turbaco y Cartagena (Bolívar), respectivamente. Minería de Calizas: Minería a cielo abierto de Calizas, utilizadas para procesos de calcinación y para la obtención de materiales para la industria de la construcción.

Reservas superiores a 500 millones de toneladas de Roca Caliza.

Capacidad Instalada para más de 720.000 toneladas anuales.

Todas las minas tienen su respectivo título minero otorgado por la autoridad minera colombiana así como sus respectivas licencias ambientales.

Equipos y productos:

Tecnología:

La Planta de Cal de Pacific Stone, tiene la más alta tecnología, automatización e infraestructura requerida para la producción de Cal viva (CaO), a partir de la calcinación de piedra Caliza (CaCO3) en dos hornos verticales TWIN-D 11 Cimprogetti, altamente eficientes y comprometidos con la conservación del medio ambiente.

Para producir Cal Viva con altos estándares de calidad, los hornos son alimentados con Calizas seleccionadas y granulometrías específicas, y cuenta con un centro de laboratorios y modernos equipos de clasificación y transporte de material granular, tipo elevadores de pared flexible y bandas transportadoras.

Conscientes de la importancia de brindar soluciones a la industria, la planta de Cal cuenta con equipos de trituración, molienda, clasificación y ensacado que permite ofrecer Cal Viva, en múltiples granulometrías, de acuerdo a las necesidades de nuestros clientes.

Pacific Stone comprometido con su gestión ambiental responsable, realiza la combustión de los hornos con Gas Natural, y realiza todos los procesos con modernos filtros de mangas, captadores de polvo y plantas de tratamiento para el control de emisiones atmosféricas y vertimientos industriales.

e) Inversión total

La inversión del proyecto, se basa en:

La inversión propia y por parte de los socios por un valor de $880.000.000.

A su vez se hace necesario tomar un préstamo por parte del banco por un valor de

$528.000.000, con un numero de cuotas de: 36 y una tasa de Interés cobrada por

la Entidad Financiera (Efectivo Anual) de: 34,64%.

Así, como la inversión de activos, donde se tiene lo siguiente:

ACTIVOS INSTALACIÓN AÑO1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO5

CORRIENTE

CAJA – BANCOS 30.391.858 1.240.918.980 2.565.956.646 4.310.131.519 6.966.028.743 10.172.313.725

CUENTAS POR COBRAR 0 195.000.000 219.117.795 248.139.947 291.410.591 335.757.455

INVENTARIO DE MATERIAS PRIMAS 0 11.623.870 0 0 0 0

INVENTARIO DE PDTO TERMINADO 0 94.684.466 102.326.406 102.202.260 98.019.744 98.567.862

TOTAL ACTIVO CORRIENTE 30.391.858 1.542.227.316 2.887.400.846 4.660.473.726 7.355.459.078 10.606.639.041

ACTIVO FIJO

TERRENOS 200.000.000 200.000.000 200.000.000 200.000.000 200.000.000 200.000.000

COMPUTADORES 57.560.000 57.560.000 57.560.000 57.560.000 57.560.000 57.560.000

- DEP ACUM. COMP. 0 0 38.373.333 57.560.000 57.560.000 57.560.000

EDIFICIOS 200.000.000 200.000.000 200.000.000 200.000.000 200.000.000 200.000.000

-DEP. ACUM. EDIF. 0 10.000.000 10.000.000 10.000.000 10.000.000 10.000.000

VEHICULOS 550.000.000 550.000.000 550.000.000 550.000.000 550.000.000 550.000.000

- DEP ACUM. VEHIC. 0 110.000.000 220.000.000 330.000.000 440.000.000 550.000.000

MAQUINARIA Y EQUIPO 338.187.142 338.187.142 304.368.428 0 0 0

- DEP ACUM. M. Y EQ. 0 33.818.714 67.637.428 101.456.143 135.274.857 169.093.571

MUEBLES Y ENSERES 8.600.000 8.600.000 8.600.000 8.600.000 8.600.000 8.600.000

-DEP. ACUM. M. Y ENS. 0 1.720.000 3.440.000 5.160.000 6.880.000 8.600.000

TOTAL ACTIVO FIJO 1.354.347.142 1.198.808.428 981.077.666 511.983.857 366.445.143 220.906.429

TOTAL ACTIVO 1.384.739.000 2.741.035.744 3.868.478.513 5.172.457.583 7.721.904.221 10.827.545.470

De esta manera la inversión total inicial ronda en un valor de $1’408.000.000.

En el siguiente grafico se aprecia la proyección de las ventas vs los costos

mostrando así el punto de equilibrio.

Por último se muestra el grafico del flujo neto del proyecto donde se aprecia una

perdida para el primer año debido a la lentitud en el retorno de la inversión. Para

los años siguientes empieza un incremento del flujo.

TABLAS DE EQUIPOS DE PROCESOS

a) Tanques y recipientes

Silos $11’154.458

Variables Características

Tamaño Diámetro: 3000 mm Altura: 17870 mm

Material de construcción Estructura de acero al carbón

Capacidad 100 m3

b) Reactores

Hidratador (reactor) $40’000.000


Capacidad 50 ton/h

Material de construcción Acero inoxidable

Transferencia de calor -66.5kJ

c) Intercambiadores de calor Horno de calcinación $61’537.502


Carga de calor 530421,22 Kcal/h

Material de construcción

Cilindro de acero con revestimiento de material refractario en su interior

d) Bombas y compresores Compresor $ 12’125.850


Datos técnicos

Presión de trabajo efectiva normal: 7 bar / 102 psig Nivel de potencia acústica máx: 99 dB Capacidad de aceite: 24 L

Motor

Número de cilindros: 4 Potencia a velocidad nominal: 88 kW

Velocidad del motor (nominal): 2300 rpm

Dimensiones de la unidad

Longitud total con lanza de remolque ajustable/fija: 4356/3941 mm Anchura total: 1701 mm Altura total: 1611 mm

e) Instrumentos

Cámara termográfica CA1886-150010 $16.644.275


Características del detector

Detector: 160 x 120

Tipo: Microbolómetro UFPA, 8-14 μm

Frecuencia: 50 Hz

Sensibilidad (N.E.T.D): 0,1 °C a 30 °C

Medida temperatura

Rango de temperatura estándar: -20 °C a +1500 °C Precisión: ±(2 °C + 2 %)

Imagen térmica

Campo de visión: 20° x 15°

Distancia mín: enfoque10 cm

Enfoque: Manual

Generalidades Batería: Autonomía: 3 h (uso en continuo)

Memoria: 1.000 (formato radiométrico) en 250 carpetas

Pantalla: 3,5 pulgadas orientable

f) Equipos especiales Perforadora11 $59’268.639


Diámetro de la herramienta 150mm

Longitud de trabajo de la herramienta 665 mm

Número de golpes 300-600 gpm

Presión de servicio 60-180 bares

Trituradora de mandíbula

10 http://www.pce-instruments.com/espanol/instrumento-de-medida/medidor/camara-termografica-

chauvin-arnoux-group-c_mara-termogr_fica-ca1886-1500-det_296878.htm?_list=kat&_listpos=9 11 http://www.mascus.es/construccion/martillos-hidraulicos/atlas-copco-hb-2200/ev6qgwhj.html

$ 15’705.285


Tamaño de abertura para suministro de materiales (mm)

400×250

Tamaño de suministro de materiales máx. (mm)

210

Rango de ajuste de abertura de descarga (mm)

20-80

Capacidad (T/H) 5-20

Potencia de motor eléctrico (Kw) 15

Dimensiones generales (mm) 1450×1315×1296

Banda transportadora $ 436.774


Ancho de banda (mm) Longitud de banda (m)/Potencia(Kw): ≤12/2.2

Velocidad de banda (m/s)

1.25-2.0

Capacidad (T/H) 30-60

Zaranda vibratorias inclinadas $ 464.653


Tamaño de zarandas 1.5 x 4 m

Potencia 15 kW

Peso 2.8 - 5 ton

Molino de bolas $ 55’502.999


Velocidad de rotación 36 rpm

Tamaño de alimentación 0-20mm

Capacidad 1.2-3.7 t/h

Potencia 37kW

Peso 12,5 t

Criba $ 49’995.824


Peso Aproximadamente 9 toneladas

Dimensiones de transportes 2,55mx2,68mx6,80m

Potencia 61kW

Combustible Diesel

Volumen de recepción de la tolva 2,50m3

Altura de la carga (Tolva) 2,70m

Empacadora automática12 $ 18’516.971


el método de medición Doble- boca de peso bruto

precisión de embalaje 1%

medición de la velocidad 350-700bag/h

forma de embalaje la boca de la válvula

la presión de aire 0.5 mpa

Energía 220v 50hz

tamaño de material < 5mm

temperatura de trabajo Max 45 ° C humedad relativa: 95%

Max- potencia 0.2kw

el consumo de gas 1.4m2/min

dimensión total mm 1300.1270*2000

peso propio de unos 1200 kg

Embalaje producto de polvo seco de materiales

dispositivo de alimentación

de automatización que sopla

embalaje de número de la boca

cada uno cerca de 4 bolsas/minutos

sistema de pesaje la pantalla digital

bolsas de vacío de alimentación

de tipo manual

material de la bolsa de descarga

Automática

cada bolsa de peso de los envases

25-50 kg

Ciclón $ 1’859.076


12 http://spanish.alibaba.com/product-gs/professional-powder-packing-machine-machine-packaging-

1961885220.html

Flujo 500 m3/h

Peso 53 kg

COMERCIALIZACIÓN

a) Ventas y servicios de ventas (métodos de venta y distribución,

propaganda requerida, servicios técnicos requeridos).

Logo de la empresa

Estrategia de ventas

Se utilizará una página web para dar a conocer la empresa y los

productos que se ofrecen. También se hará un portafolio de productos

mediante el cual los clientes encuentren información técnica y de

contacto. La estrategia de ventas se verá orientada a atraer cementeras

e industrias que requieran cal viva o hidratada en cantidades

significativas dentro de sus procesos. Inicialmente se espera cubrir la

demanda del municipio de Nobsa, Boyacá y sus alrededores pero el

ideal es ampliar esa demanda.

Como estrategia de lanzamiento se pretende dar un precio económico

(promoción) para el primer mes con el fin de tomar mercado y dar a

conocer la calidad de nuestros productos. Además se pretende llevar el

producto hasta el lugar donde el cliente lo necesite para generar

confianza, así como una política de devoluciones que le a los clientes

garantías sobre nuestro producto. El uso de obsequios (artículos de

publicidad como esferos, agendas, llaveros, entre otros) para los

clientes principales o dar un obsequio pequeño por la compra de una

determinada cantidad de producto.

El uso de redes sociales será parte importante de esta estrategia puesto

que hoy en día es una herramienta para la comercialización de

productos.

También se pretende participar en ferias y eventos relacionados con

esta área de la industria con el fin de darnos a conocer y poder llegar a

otros departamentos.

Finalmente después de generar confianza y seguridad esperamos que

las referencias de nuestros clientes nos abran más puertas y nos den

paso a nuevos mercados.

Distribución

Como se nombró anteriormente la distribución se hará a domicilio, ya

que debido a la ubicación de la planta para algunos clientes pueda ser

difícil el acceso, por lo que se hace necesaria la entrega en el lugar que

el cliente necesite el producto. Cabe aclarar que dependiendo de la

cantidad este servicio puede generar un costo adicional, ya que el costo

del acarreo puede llegar a disminuir la utilidad de la venta

representativamente si esta es muy pequeña. Por esta razón se

determinaría una cantidad mínima en la que no se genere un costo

adicional llamando la atención del cliente a comprar mínimo ese valor

con el fin de no cobrar el domicilio y asegurar una venta mayor.

Propaganda requerida

En el numeral de estrategia de ventas se determinó el uso de una

página web, material publicitario como esferos, agendas, llaveros,

pisapapeles y calendarios que tengan el logo de la empresa.

El portafolio de servicios o brochure, que contendrá información técnica

de nuestro producto y los medios de contacto.

Servicios técnicos

En este caso los servicios técnicos están relacionados con la

caracterización del producto, es decir, el cliente no requiere un servicio

técnico, ya que previo a la compra ya se han aclarado las características

del producto. En caso de que el producto no cumpla con las

especificaciones de calidad, el producto se recoge y se examina

cuidadosamente para determinar las posibles causas y corregir errores,

obviamente se le dará un manejo a esta clase de situaciones pero los

servicios técnicos no están relacionados directamente con el cliente.

b) Condiciones de envío del producto (recipientes y restricciones).

El producto se empacará en bolsas de polipropileno en presentación de

25 y 50 kg.

Etiqueta blanca-negra de sustancia corrosiva. No transporte con

sustancias explosivas, sustancias que en contacto con el agua

desprenden gases inflamables, radioactivas, ni alimentos (bcalco).

c)

d)

e)

f)

g)

La rotación de los sacos en bodegas no debe ser mayor a 180 días.

Almacenar sobre estibas en lugares ventilados, frescos y secos. Lejos

de fuentes de calor e ignición. Sacos debidamente sellados, rotulados y

en buen estado. Almacenar en el área correspondiente a corrosivos

(Procecal).

Usar siempre protección personal así sea corta la exposición o la

actividad que se realice con el producto. Mantener estrictas normas de

higiene, no fumar, ni comer en el sitio de trabajo. Usar las menores

cantidades posibles. Conocer en dónde está el equipo para la atención

de emergencias. Leer las instrucciones de la etiqueta antes de usar el

producto. Reducir al mínimo la generación y acumulación de polvo.

Evitar el contacto con la ropa y otros materiales combustibles. Lugares

ventilados, frescos y secos. Lejos de fuente de calor, ignición y de los

rayos directos de sol. Separar de materiales incompatibles.

c) Situación de la patente y restricciones legales

En este caso no hay una patente, por lo que ya es un proceso común y

comercial. Las distinciones están en la forma de hidratación y el horno

que se utilice ya que estos son diseñados y mandados hacer de acuerdo

a los requerimientos.

LOCALIZACION, CONSTRUCCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LA

PLANTA

a) Distribución de la planta de proceso (almacenamiento, laboratorios,

vestuario, transporte).

En el esquema se tuvo en cuenta la distribución por proceso pues que se cuenta

con un producto en curso (cal viva) para su posterior aprovechamiento en otro

producto (cal hidrata), el recorrido es de manera secuencial puesto que cada

operación unitaria necesita de una previa.

De esta forma:

Se reduce el manejo de material, mejorando el proceso.

Un uso efectivo de mano de obra:

- Se seleccionó la cantidad mínima requerida de personal en las áreas de

operación de planta,

- Ubicación de una zona de control frente a la planta, siendo este un sitio

estratégico para estar al tanto de cualquier falla y obtener visión de todo el

proceso,

- La zona administrativa se encuentra alejada para no tener contando con el

polvillo que se pueda generar en planta, obteniendo bienestar.

Mayor control del proceso de planta

Reduce tiempo de transporte por la proximidad de la mina y la fácil

obtención de la materia prima

El área de suelo ocupado es mínima puesto que los equipos se ubican de

manera vertical , teniendo un menor uso de terreno

Las operaciones son continuas para disminuir distancias entre cada

proceso, teniendo una circulación mínima.

Se tiene un límite de área para cada proceso

Se muestra un proceso automatizado por lo que se requiere menor mano

de obra, instalando un puesto de control el cual es manejado por el

ingeniero de planta a distancia donde se puede apreciar las variables de los

equipos por medio de una computadora.

Además…

Se ve un flujo vertical donde la entrada y la salida son a distinto nivel siendo la

entrada en la parte superior y la salida en la parte inferior, aclarando que la

distancia de la parte superior a la inferior es de 5 metros aproximadamente. Lo

cual es beneficioso en el aprovechamiento de espacio y en la disposición de los

equipos.

La empacadora es automática por lo que solo sea hace necesario la presencia de

un trabajador en la zona, el cual se encarga de poner las bolsas en la misma, la

cual viene fijada con el peso y se rota según el producto que se esté empacando

ya se cal viva e hidrata.

En la zona de descargue se encuentra un peso que tiene calibrado el peso del

camión con lo que se tiene la medida exacta de la materia prima.

BOSQUEJO DE LA PLANTA

De manera más detallada, el área de planta:

En la siguiente imagen se puede observar de manera más detallada el área de

oficinas y de bienestar de los empleados:

El primer piso se encuentra:

Una cafetería

Una zona de descanso

Un baño y zona de vestuario para los empleados de planta

Área de laboratorio (calidad)

En el segundo piso:

Área administrativa

Área de control, el cual se situá en frente de la planta obteniendo una

panorámica del proceso

Con su respectivo baño

Las dimensiones son las siguientes:

El área total es de aproximadamente una hectárea, la división del terreno se da de

la siguiente manera:

El área de la planta es de 375 m2, donde el primer piso tiene un área de

221 m2 y el segundo de154 m2 las dimensiones de pisos varían como se

muestra en las imágenes, según la disposición de equipos.

El área de recepción de materia prima es de 40 m2, con campo suficiente

para que entre un camión tolva con la carga y pueda ser descargado sin

problema alguno.

El área de parqueo se ubica en el primer piso, cerca al producto final para

ser despacho por los camiones, esta área cuenta con 80,34 m2: puede

albergar máximo 4 camiones.

El área de oficinas es de dos pisos como se muestra anteriormente y

cuenta con un tamaño de 11 × 14; lo que representa 154 m2

Las vías de acceso a la empresa, tienen un ancho de 3 metros por donde

se puede mover los camiones y vehículos de los trabajadores.

b) Planos detallados para la construcción de equipos

Criba

Tomado de Backers:

http://backers.de/sites/default/files/technisches_Datenblatt_2-

ha_spanisch.pdf

Hidratador

Tomado de cimprogetti:

(http://www.cimprogetti.com/html/hidratacion_de_cal.htm

http://backers.de/sites/default/files/technisches_Datenblatt_2-ha_spanisch.pdf

http://backers.de/sites/default/files/technisches_Datenblatt_2-ha_spanisch.pdf

http://www.cimprogetti.com/html/hidratacion_de_cal.htm

Ciclón

Tomado de Nederman:

(http://www.nederman.es/products/cyclones/~/media/ExtranetDocuments

/PublishedTechnicalLeaflet/150246_Cyclone%20NC500_2500.ashx)

Tomado de

Nederman:http://www.nederman.es/products/cyclones/~/media/Extranet

Documents/PublishedTechnicalLeaflet/150246_Cyclone%20NC500_250

0.ashx

Horno

Tomado de cimprogetti:

http://www.cimprogetti.com/html/calcinacion_de_piedra.htm

Zarandas

http://www.cimprogetti.com/html/calcinacion_de_piedra.htm

Tomado de Ferreyros: http://lib.hpublication.com/publication/f56005d7/

Empacadora

Tomado de Alibada: http://spanish.alibaba.com/product-gs/professional-powder-

packing-machine-machine-packaging-1961885220.html

c) Diagramas de tuberías

Para el diagrama de tuberías se calcularon las perdidas correspondientes a

los accesorios que son dos codos y la expansión y contracción gradual.

También se determinó la caída de presión

𝑚𝐶𝑂2= 0,528 𝑇𝑜𝑛/ℎ

𝜌𝐶𝑂2= 0,8939 𝑘𝑔/𝑚3

𝜇𝐶𝑂2= 14,833 ∗ 10−6𝑁𝑠/𝑚2

𝑄 =

0,528𝑇𝑜𝑛ℎ

∗1000𝑘𝑔

1𝑇𝑜𝑛0,8938 𝑘𝑔/𝑚3

=591𝑚3

ℎ= 0,16 𝑚3/𝑠

Tamaño de la tubería 1 ½ cedula 40 acero L=1,3 m

𝐷𝑖𝑛 = 40,9 𝑚𝑚

𝐷𝑒𝑥 = 48,3 𝑚𝑚

𝐴𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 = 1,314 ∗ 10−3 𝑚2

𝜖 = 4,6 ∗ 10−6 𝑚

𝐿

𝐷=

1,3𝑚

0,0409𝑚= 31,78

𝐿𝑒

𝐷= 30 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟 90°

𝐿𝑒

𝐷= 30 ∗ 2 = 60

𝑣 =𝑄

𝐴=

0,16𝑚/𝑠

1,134 ∗ 10−3𝑚2=

121,77 𝑚

𝑠

𝑣2

2𝑔=

(121,77𝑚

𝑠 )2

2 ∗ 9,81𝑚/𝑠2= 755,76 𝑚

𝑅𝑒 =𝑣𝐷𝜌

𝜇=

121,77𝑚𝑠 ∗ 0,0409 𝑚 ∗ 0,89389 𝑘𝑔/𝑚3

14,833 ∗ 10−3 𝑁𝑠/𝑚2= 300139,78

𝐷

𝜖=

0,0409 𝑚

4,6 ∗ 10−6 𝑚= 8891,3

𝑓 = 0,012 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑎𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑜𝑜𝑑𝑦

𝑓𝑇 = 0,021 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 11

2

Para expansión gradual

𝐷3 = 48,3 𝑚𝑚

𝐷4 = 126 𝑚𝑚

𝐷4

𝐷3=

126 𝑚𝑚

48,3 𝑚𝑚= 2,65 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

𝜃2 = 20° 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑜

𝐾2 = 0,305 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 − 𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑙

Para contracción gradual

𝐷1 = 140 𝑚𝑚

𝐷2 = 48,3 𝑚𝑚

𝐷1

𝐷2=

140 𝑚𝑚

48,3 𝑚𝑚= 2,9 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

𝜃2 = 20° 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑜

𝐾1 = 0,048 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 − 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑙

Perdidas

ℎ𝐿 = 𝑓 (𝐿

𝐷) (

𝑣2

2𝑔) + 𝑓𝑇 (

𝐿𝑒

𝐷) (

𝑣2

2𝑔) + 𝐾1 (

𝑣2

2𝑔) + 𝐾2 (

𝑣2

2𝑔)

ℎ𝐿 = 0,012 ∗ 31,78 ∗ 755,76𝑚 + 0,021 ∗ 60 ∗ 755,76𝑚 + 0,305 ∗ 755,76𝑚

+ 0,048 ∗ 755,76𝑚

ℎ𝐿 = 2006,59𝑚

Caída de presión

𝑃1 − 𝑃2 = 𝛾ℎ𝐿 = 15,68𝑁

𝑚3∗ 2006,59 𝑚 = 31463,33 𝑃𝑎 = 31,46 𝑘𝑃𝑎

𝑃1 = 𝑃2 + 31,46 𝑘𝑃𝑎 = 132,79 𝑘𝑃𝑎

d) Riesgos de las unidades de procesos

PROCESO PRODUCTIVO

El mantenimiento es pieza clave en la empresa y empieza con la inspección de la

infraestructura, donde se debe hacer una revisión contante de paredes, techos y

pisos. Previniendo grietas y/o hundimientos que puedan hacer que la

infraestructura se caiga o pierda inestabilidad. Este proceso es por parte de todo el

personal que esté al servicio de la empresa.

La producción de cal viva tiene varios puntos de emisión de contaminantes a la

atmósfera. Los procesos de trituración, clasificación y calcinación son las

actividades principales de éste tipo de empresas.

De esta manera se encuentra factores de emisión por parte del horno; donde se

encuentra: PST13, PM1014

, NOX, CO y SO2, de esta manera nos muestra la

importancia de llevar un control de las emisiones que son generadas en los hornos

debido a la reacción que allí ocurre a elevadas temperaturas, alcanzando 1500°C.

Los factores de Emisión para Trituración en producción de cal generar un mayor

impacto en la última trituración, puesto que el polvo que queda del producto es

más fino generando mayor acumulación del mismo.

Por lo mencionado el principal riesgo que se presenta es debido al material

particulado que surge en el proceso de producción de cal, ya que se maneja un

tamaño pequeño, acarreando un problema de gran envergadura provocando en el

caso más extremo una explosión, por lo que cada mes se debe hacer una

exhaustiva limpieza de todos los equipos previniendo cualquier riesgo.

A su vez, para mantener el control dentro del proceso se hizo necesario el uso de

un ciclón, los cuales usan el principio de la fuerza centrífuga para remover el

material particulado. En un ciclón, el flujo contaminante es forzado a un

movimiento circular. Este movimiento ejerce fuerza centrífuga sobre las partículas

y las dirige a las paredes exteriores del ciclón. Las paredes del ciclón se angostan

en la parte inferior de la unidad, lo que permite que las partículas sean

recolectadas en una tolva. El aire limpio sale del ciclón por la parte superior de la

cámara, pasando por un espiral de flujo ascendente o vórtice formado por una

espiral que se mueve hacia abajo.

Lo cual presente ventajas:

Bajos costos de capital.

13 Partículas suspendidas totales 14 Material particulado menor a 10 micrómetros

Falta de partes móviles, por lo tanto, pocos requerimientos de

mantenimiento y bajos costos de operación.

Caída de presión relativamente baja (2 a 6 pulgadas de columna de agua),

comparada con la cantidad de MP removida.

Las limitaciones de temperatura y presión dependen únicamente de los

materiales de construcción.

Colección y disposición en seco

Requisitos espaciales relativamente pequeños

Se presentan dos reacciones:

Una endotérmica en el proceso de calcinación con 4 GJ/t de cal producida a

temperaturas que están en el rango de 1200-1300°C y una exotérmica en la

hidratación desprendiendo -66,5 kJ a una temperatura entre 90 y 99°C, las

variables deben ser controladas para la obtención de la cal.

De esta forma el calor total requerido para calcinación, por tonelada de cal

producida, puede dividirse en dos partes: calor sensible para elevar la roca a la

temperatura de descomposición, y el calor latente de disociación. Este cambio se

da a los 900°C, donde aproximadamente 1,4 GJ son para el calor sensible y de

2,7 GJ para el calor latente. Por lo que cerca del 40% es calor sensible y el resto

latente de descomposición.

A su vez las altas temperaturas a la salida del horno pueden producir problemas

de choques térmicos dentro de la estructura, corrosión entre las conexiones. Se

propone un mantenimiento predictivo en el horno a través de una cámara

termografía, ya que esta puede leer valores de temperaturas elevados y

predecirme fallas que pueden ser solucionadas a tiempo y que no son perceptibles

al ojo humano, sin recurrir a un mantenimiento correctivo que suelen ser más

costosos puesto que implica el cambio de una parte del equipo.

Las fugas son un punto vital en varios equipos, de esta forma se puede tener

perdida de material y se pueden presentar en diferentes equipos:

Los intercambiadores de calor por el flujo de vapor generando

incrustaciones y corrosión

En sistemas de uso de combustible como el horno previniendo explosiones.

En el hidratador puesto que la lechada de cal se hace con agua

Las bandas transportadoras son susceptibles a sufrir daños: se debe hacer una

limpieza de la banda, cuidarla del impacto en la caída de material instalando

barras de impacto, se debe controlar la alineación, problemas de deslizamiento,

problemas de polvo.

Para los molinos y las zarandas se realizan pruebas de ultrasonido la cual permite

estudiar la frecuencia producida por los equipos, detectando señales de ruido

como desequilibrio y desalineación.

La planta tiene una zona llamada control donde se ubica un cuarto de

automatización del proceso, el cual es asistido por computadora y por medio de

sensores me indica el índice de nivel, presión y temperatura de los equipos.

Activando las alertas que sean necesarias para el control del proceso.

En el almacenamiento se debe tener en cuenta:

La humedad puesto que la cal es higroscópica y puede volver a su estado

inicial (CaCO3)

El control de plagas que puedan afectar el producto terminado

Se mantiene un aislamiento en los equipos con estructuras previniendo cualquier

cambio climático.

LA PROBLEMÁTICA MEDIOAMBIENTAL

Se puede resumir en la siguiente tabla:

diseño de planta de cal

Engineering