TFG-3338 CABRERA MARTÃ_N, JUAN CARLOS

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Equation Chapter 1 Section 1 
Proyecto Fin de Grado 
Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales 
Autor: Juan Carlos Cabrera Martín 
Tutor: Aurelio Luis Azaña García 
Proyecto básico de una planta de fabricación de 
cemento de 20.000 toneladas de capacidad 
Escuela Técnica Superior de Ingeniería 
Universidad de Sevilla 
 
Sevilla, 2020 
 
 
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iii 
Proyecto Fin de Grado 
Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales 
 
 
 
 
 
 
 
 
Proyecto básico de una planta de fabricación 
de cemento de 20.000 toneladas de capacidad 
 
 
 
 
 
 
 
Autor: 
Juan Carlos Cabrera Martín 
 
 
Tutor: 
Aurelio Luis Azaña García 
Profesor titular 
 
 
 
 
Dpto. de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería 
Escuela Técnica Superior de Ingeniería 
Universidad de Sevilla 
Sevilla, 2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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v 
Proyecto Fin de Grado: Proyecto básico de una planta de fabricación de cemento de 
20.000 toneladas de capacidad 
 
 
 
 
 
 
 
Autor: Juan Carlos Cabrera Martín 
Tutor: Aurelio Luis Azaña García 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los 
siguientes miembros: 
Presidente: 
 
 
 
Vocales: 
 
 
 
 
Secretario: 
 
 
 
 
Acuerdan otorgarle la calificación de: 
 
 Sevilla, 2020 El Secretario del Tribunal 
 
 
 
 
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A mi familia 
A mis maestros 
 
 
 
 
 
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ix 
Agradecimientos 
A mi madre y a mi padre, por el esfuerzo realizado durante estos años. A mis hermanos 
por el apoyo incondicional. A mis sobrinos por las alegrías en los momentos más difíciles. 
A mis amigos por ser compañeros de viajes y compartir tantas horas y momentos. Y a 
mis profesores por todo el conocimiento transmitido. 
 
Juan Carlos Cabrera Martín 
Sevilla, 2020 
 
 
 
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Resumen 
En el presente proyecto se desarrolla un proyecto básico de una planta de fabricación de 
cemento. Se expone su proceso de fabricación, desde la explotación de los minerales en 
las canteras, pasando por su transporte, hasta su tratamiento, producción y 
comercialización. 
 
Se determina la producción de cemento Portland tipo I, cuyas materias primas principales 
son la caliza, la arcilla y el yeso. 
 
Estas materias serán sometidas a un proceso de transformación que consta básicamente 
de una primera etapa de trituración y molienda de la caliza y arcilla, dando como producto 
la harina de crudo. Posteriormente este haría es llevada a altas temperaturas mediante un 
horno giratorio de grandes dimensiones. Las reacciones que se producen mediante la 
calcinación y oxidación de estos materiales dan como resultado lo que se denomina 
Clinker. Una vez obtenido el Clinker, se mezcla con el yeso y se muelen conjuntamente 
hasta producir un polvo fino el cual todos conocemos: el cemento. 
 
Para el correcto funcionamiento de la fábrica, se ha realizado una minuciosa descripción 
del proceso anteriormente explicado, además de los equipos involucrados en él. Por otra 
parte, se han definido la distribución en planta de los distintos elementos y edificaciones 
que compone la fábrica, así como una definición y planificación las instalaciones básicas 
y principales para poder desempeñar las labores requeridas en planta. Finalmente se 
aporta planos iniciales que ayudará a la compresión y visualización del proyecto. 
 
Con todo lo expuesto se tiene como objetivo la realización de un primer contacto con el 
proyecto de ingeniería básica la cual se deberá seguir desarrollando con más detalles para 
alcanzar el nivel de anteproyecto, los estudios necesarios para tomar la decisión de 
realizar la ingeniería de detalle y la posterior materialización del proyecto. 
 
 
 
xii 
 
 
 
xiii 
Índice 
Agradecimientos ...................................................................................................................... ix 
Resumen ................................................................................................................................... xi 
Índice ....................................................................................................................................... xiii 
Índice de Tablas .................................................................................................................... xviii 
Índice de Figuras ...................................................................................................................... xx 
A. MEMORIA DESCRIPTIVA ...................................................................................................... 1 
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 2 
1. Introducción al proyecto. Objetivos y alcance ....................................................................... 3 
2. Antecedentes y conocimientos básicos ................................................................................ 3 
2.1. El cemento ........................................................................................................................... 3 
2.2. La historia del cemento ....................................................................................................... 3 
2.3. Componentes, tipos y materias primas .............................................................................. 5 
2.4. Fundamentos teóricos del cemento Portland .................................................................... 6 
2.4.1. Fraguado .................................................................................................................................... 6 
2.4.2. Finura ......................................................................................................................................... 7 
2.4.3. Resistencia mecánica ................................................................................................................. 8 
2.4.4. Expansión .................................................................................................................................. 9 
2.4.5. Fluidez ....................................................................................................................................... 9 
2.4.6. Densidad .................................................................................................................................... 9 
2.4.7. Componentes químicos del cemento .......................................................................................... 9 
2.4.8. Tipos de cemento portland ....................................................................................................... 10 
3. Descripción del proyecto .................................................................................................... 12 
3.1. Conocimientos acerca del proyecto ..................................................................................12 
3.2. Estudios previos y datos de partida ..................................................................................13 
3.2.1. Producción de la fábrica ........................................................................................................... 15 
3.2.2. Localización. Proveedores ........................................................................................................ 16 
3.3. Plazos .................................................................................................................................18 
4. Legislación aplicable ...........................................................................................................18 
4.1. Legislación medioambiental .............................................................................................19 
4.2. Legislación urbanística ......................................................................................................23 
4.3. Legislación industrial .........................................................................................................24 
CAPÍTULO II: PROCESOS ......................................................................................................... 27 
 
 
xiv 
1. Introducción ........................................................................................................................ 28 
2. Proceso de fabricación del cemento ................................................................................... 28 
2.1. Extracción de materias primas ..........................................................................................28 
2.2. Preparación de las materias primas..................................................................................30 
2.3. Obtención producto final ..................................................................................................32 
3. Diagrama de flujo ................................................................................................................ 36 
4. Maquinaría. Descripción de los equipos principales de la planta ......................................... 37 
4.1. Trituradora .........................................................................................................................37 
4.3. Mezclador de tambor rotativo ..........................................................................................44 
4.4. Parque circular ...................................................................................................................45 
4.5. Molino de crudo ................................................................................................................47 
4.6. Intercambiador de calor ....................................................................................................48 
4.7. Horno de clínker ................................................................................................................50 
4.8. Enfriador ............................................................................................................................52 
4.9. Molino de cemento ...........................................................................................................56 
4.10. Separador de finos ........................................................................................................58 
4.11. Tolvas alimentadoras ....................................................................................................61 
4.12. Cintas transportadoras ..................................................................................................61 
4.13. Tornillos sin fin ..............................................................................................................63 
4.14. Elevador de cangilones..................................................................................................64 
4.15. Filtros de mangas ..........................................................................................................67 
5. Descripción del funcionamiento de la planta ....................................................................... 68 
6. Diagrama de procesos ........................................................................................................ 71 
7. Balance de materia .............................................................................................................. 77 
8. Balance de energía .............................................................................................................. 78 
CAPÍTULO III: LAYOUT ............................................................................................................ 80 
1. Introducción y descripción de la planta ...................................................................................81 
1.1. Exteriores ..................................................................................................................................... 81 
1.1.1. Vista general ............................................................................................................................ 81 
1.1.2. Acceso a la fábrica y viales ....................................................................................................... 82 
1.1.3. Entrada peatonal ...................................................................................................................... 84 
1.1.4. Seguridad ................................................................................................................................. 84 
1.1.5. Laboratorio............................................................................................................................... 84 
1.1.6. Aparcamiento ........................................................................................................................... 84 
1.1.7. Trojes ....................................................................................................................................... 85 
1.1.8. Silos ......................................................................................................................................... 85 
1.1.9. Naves almacenamiento............................................................................................................. 85 
1.1.10. Almacén de combustibles .................................................................................................... 85 
1.1.11. Zonas para ampliaciones ..................................................................................................... 85 
1.1.12. Zonas verdes ....................................................................................................................... 86 
 
 
xv 
1.2. Interiores....................................................................................................................................... 86 
1.2.1. Distribución de oficinas ............................................................................................................ 86 
CAPÍTULO IV: OBRA CIVIL ....................................................................................................... 91 
1. Introducción ............................................................................................................................92 
2. Descripción del solar ...............................................................................................................92 
3. Edificios que construir.............................................................................................................92 
4. Características del terreno .......................................................................................................94 
4.1. Cotas del terreno. Nivelación......................................................................................................... 94 
4.2. Características del suelo ............................................................................................................... 94 
4.3. Limpieza del solar y excavaciones ................................................................................................ 94 
5. Características constructivas de los edificios principales ........................................................95 
5.1. Naves de almacenamiento ............................................................................................................ 95 
5.1.1. Cimentación y solera ................................................................................................................ 95 
5.1.2. Cerramientos laterales ..............................................................................................................96 
5.1.3. Estructura y cubierta ................................................................................................................ 97 
5.2. Nave circular ................................................................................................................................. 98 
5.3. Oficinas ........................................................................................................................................ 98 
5.3.1. Cimentación y solera ................................................................................................................ 98 
5.3.2. Cerramientos y particiones ....................................................................................................... 99 
5.3.3. Estructura y cubierta .............................................................................................................. 100 
6. Cimentación de silos .............................................................................................................101 
7. Urbanización .........................................................................................................................101 
7.1. Tránsitos ..................................................................................................................................... 101 
7.2. Acerado ...................................................................................................................................... 104 
7.3. Infraestructuras auxiliarles .......................................................................................................... 104 
7.3.1. Cubierta de aparcamientos ..................................................................................................... 104 
7.3.2. Plataformas y estructuras auxiliares ....................................................................................... 105 
7.4. Vallado y accesos ....................................................................................................................... 105 
7.5. Jardinería .................................................................................................................................... 106 
CAPÍTULO V: INSTALACIONES .............................................................................................. 108 
1. Introducción ...................................................................................................................... 109 
2. Instalaciones eléctricas ..................................................................................................... 109 
2.1. Introducción ......................................................................................................................109 
2.2. Media tensión ....................................................................................................................109 
2.2.1. Centro de seccionamiento........................................................................................................... 109 
2.2.2. Centro de transformación ........................................................................................................... 109 
2.3. Baja tensión ......................................................................................................................110 
2.3.1. Cuadro general de baja tensión ................................................................................................... 110 
2.3.2. Cuadros secundarios de BT ........................................................................................................ 111 
2.3.3. Líneas principales ....................................................................................................................... 112 
2.3.4. Líneas de derivación a cuadros secundarios y tomas de corrientes ............................................ 113 
2.3.5. Alumbrado interior ...................................................................................................................... 114 
2.3.6. Luminaria .................................................................................................................................... 115 
2.3.7. Alumbrado exterior ..................................................................................................................... 116 
2.4. Grupo electrógeno ............................................................................................................117 
3. Abastecimiento ................................................................................................................. 118 
 
 
xvi 
3.1. Introducción ......................................................................................................................118 
3.2. Normativa ..........................................................................................................................118 
3.3. Distribución en planta........................................................................................................118 
3.4. Distribución interior ...........................................................................................................120 
4. Saneamiento ..................................................................................................................... 122 
4.1. Introducción. Tipos de aguas. Características generales de la red .....................................122 
4.2. Normativa ..........................................................................................................................122 
4.3. Red de fecales ...................................................................................................................122 
4.3.1. Planta baja .................................................................................................................................. 122 
4.3.2. Planta alta ................................................................................................................................... 123 
4.3.3. Colector general .......................................................................................................................... 123 
4.4. Red de pluviales ................................................................................................................124 
4.4.1. Distribución de imbornales y tuberías de red pluviales ................................................................ 124 
4.4.2. Colector general y acometida principal........................................................................................ 125 
5. PCI y detección de incendios ............................................................................................ 126 
5.1. Detección de incendios .....................................................................................................126 
5.2. Extinción de incendios ......................................................................................................126 
5.3. Protección contra incendios ..............................................................................................127 
6. Instalaciones de combustión de horno.............................................................................. 132 
B. MEMORIA JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 136 
CAPÍTULO I: CÁLCULOS Y DIMENSIONAMIENTOS .............................................................. 137 
1. Balance de materia ................................................................................................................138 
2. Balance de energía ................................................................................................................140 
3. Selección y dimensionamiento de los equipos principales ....................................................140 
4. Cálculos Protección contra incendios ...................................................................................151 
5. Viabilidad ..........................................................................................................................152 
Bibliografía ........................................................................................................................... 159 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xvii 
 
 
 
 
xviii 
Índice de Tablas 
Tabla 1: Cementos comunes 16 
Tabla 2: Categorías de actuaciones sometidas a los instrumentos de prevención y control ambiental 19 
Tabla 3: Cantidad de materias primas necesarias 78 
Tabla 4: Parámetros geológicos 94 
Tabla 5: Categoría de explana en función del módulo de compresibilidad en el segundo ciclo de carga 101 
Tabla 6: Categorías trafico pesado 102 
Tabla 7: Determinación vehículos/día 102 
Tabla 8: Definición áreas 115 
Tabla 9: Selección luminarias 116 
Tabla 10: Máxima superficie construida admisible de cada sector de incendio 128 
Tabla 11: Nivel de riesgo intrínseco en función de Qs 129 
Tabla 12: Requisitos nave trojes y caliza 130 
Tabla 13: Requisitos nave arcilla y parque circular 131 
Tabla 14: Requisitos laboratorio 131 
Tabla 15: Balance de materia 139 
Tabla 16: T/h y T/año necesarias de materias primas 140 
Tabla 17: Especificaciones técnicas trituradora mandíbula 141 
Tabla 18: Especificaciones técnicas trituradora de cono 142 
Tabla 19: Especificaciones técnicas apilador lateral 143 
Tabla 20: Especificaciones técnicas recolector lateral 144 
Tabla 21: Especificaciones técnicas apiladora recolectora circular 144 
Tabla 22: Dimensionamiento de silos 146 
Tabla 23: Dimensionamiento silos pequeño volumen 147 
Tabla 24: Especificaciones técnicas molino de crudo 149 
Tabla 25: Especificaciones técnicas molino de bolas 150 
Tabla 26: Especificaciones técnicas separador finos 151 
Tabla 27: Especificaciones técnicas horno rotativo 151 
 
 
 
xix 
 
 
 
xx 
Índice de Figuras 
Ilustración 1: Aguja de Vicat 7 
Ilustración 2: Hidratación granos de cemento en función de su finura 8 
Ilustración 3: Diagrama de resistencia adquirida en función de los días 8 
Ilustración 4: Esquema estudios previos 13 
Ilustración 5: Esquema viabilidad 14 
Ilustración 6: Estructura de un estudio de viabilidad 15 
Ilustración 7: Ubicación Mivico. Cantera piedra caliza y yeso 17 
Ilustración 8: Ubicación Pedrera y Marchena 17 
Ilustración 9: Ubicación parcela 18 
Ilustración 10: Extracción de materias primas 28 
Ilustración 11: Transporte de materias primas 29 
Ilustración 12: Trituración materias primas 30 
Ilustración 13: Pre-homogenización de materia prima 31 
Ilustración 14: Molienda de crudo 31 
Ilustración 15: Procesos de vías seca, húmeda y semi-seca 32 
Ilustración 16: Intercambiador de calor 33 
Ilustración 17: Horno de clínker 33 
Ilustración 18: Adición de yeso y/o aditivos y molienda de cemento 34 
Ilustración 19: Molienda en circuito cerrado y en circuito abierto 35 
Ilustración 20: Almacenamiento y expedición 35 
Ilustración 21: Diagrama de flujo de la fabricación del cemento 36 
Ilustración 22: Relación de reducción de tamaño en función de las trituradoras 37 
Ilustración 23: Trituradoras de mandíbula simple y doble 38 
Ilustración 24: Trituradora giratoria 39 
Ilustración 25: Trituradora de cono 39 
Ilustración 26: Trituradora de impacto de eje horizontal 40 
Ilustración 27: Trituradora de impacto de eje vertical 40 
Ilustración 28: Molino de martillos 41 
Ilustración 29: Almacenamiento y adición de caliza y de arcilla al proceso 42 
Ilustración 30: Silos mezcladores 43 
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file://///Users/juacabmar/Library/Mobile%20Documents/com~apple~CloudDocs/Universidad/TFG/TFG.docx%23_Toc58385617
 
 
xxi 
Ilustración 31: Silos de almacenamiento y de distribución de producto final 44 
Ilustración 32: Representación de carga de camión desde silo a granel 44 
Ilustración 33: Mezclador de doble cono de tambor rotativo 45 
Ilustración 34: Almacenamiento en parque circular 45 
Ilustración 35: Mecanismo apilador-recogedor 46 
Ilustración 36: Corte transversal parque circular 47 
Ilustración 37: Molino de crudo vertical 47 
Ilustración 38: Componentes molino vertical 48 
Ilustración 39: Intercambiador de calor 49 
Ilustración 40: Esquema torre de ciclones de 5 etapas junto con horno y enfriador 50 
Ilustración 41: Zonas horno giratorio 51 
Ilustración 42: Clínker caliente y enfriado 53 
Ilustración 43: Enfriador de parrilla 54 
Ilustración 44: Transporte del clínker a través del enfriador 54 
Ilustración 45: Mecanismo trituración del enfriador 55 
Ilustración 46: Funcionamiento con diferentes tamaños de clínker 55 
Ilustración 47: Esquema completo de un enfriador 56 
Ilustración 48: Modelo 3D molino de bolas 56 
Ilustración 49: Perfil de carga en el molino de bolas en un evento de molienda 57 
Ilustración 50: Modelo 3D separador de finos 59 
Ilustración 51: Separador de finos 59 
Ilustración 52: Tolva alimentadora 61 
Ilustración 53: Aplicaciones cintas transportadoras 61 
Ilustración 54: Modelo 3D transportador tornillo sin fin. Tipo canalón y tipo tubular 63 
Ilustración 55: Tornillo sin fin industrial 64 
Ilustración 56: Modelo 3D elevador de cangilones 65 
Ilustración 57: Componentes y funcionamiento elevador de cangilones 66 
Ilustración 58: Carga directa desde tolva y carga por dragado 66 
Ilustración 59: Elevadores centrifugo y de gravedad, respectivamente 67 
Ilustración 60: Modelo 3D y componentes filtro de mangas 67 
Ilustración 61: Diagrama de procesos inicial 71 
Ilustración 62: Diagrama de procesos detallado 72 
Ilustración 63: Sección 1 73 
Ilustración 64: Sección 2 73 
Ilustración 65: Sección 3 74 
Ilustración 66: Sección 4 74 
Ilustración 67: Sección 5 75 
 
 
xxii 
Ilustración 68: Sección 6 75 
Ilustración 69: Sección 7 76 
Ilustración 70: Sección 8 76 
Ilustración 71: Forma y dimensiones parcela 81 
Ilustración 72: Implantación general 82 
Ilustración 73: Flujos tráfico 83 
Ilustración 74: Implantación oficinas. Planta baja 87 
Ilustración 75: Implantación oficinas. Primera planta 88 
Ilustración 76: Ubicaciones edificios 93 
Ilustración 77: Representación 3D zapata 95 
Ilustración 78: Capas solera 96 
Ilustración 79: Cerramiento hormigón prefabricado 96 
Ilustración 80: Cerramiento metálico 97 
Ilustración 81: Modelo 3D naves de almacenamiento 97 
Ilustración 82: Cubierta metálica abovedada 98 
Ilustración 83: Representación forjado sanitario y placas alveolares 99 
Ilustración 84: Muro de cerramiento exterior en oficinas 100 
Ilustración 85: Modelo 3D oficinas 100 
Ilustración 86: Categoría de explanada 103 
Ilustración 87: Loseta de hormigón de 4 pastillas 104 
Ilustración 88: Cubierta aparcamientos 105 
Ilustración 89: Cerramiento parcela. Muro y verja 105 
Ilustración 90: Puertas de accesos 106 
Ilustración 91: Esquema general instalación eléctrica 109 
Ilustración 92: Ubicación acometida, centro de transformación y CGBT 111 
Ilustración 93: Distribución cuadros secundarios 111 
Ilustración 94: Distribución simplificada líneas de derivación a CS 113 
Ilustración 95: Determinación luminaria PB oficinas 115 
Ilustración 96: Distribución alumbrado exterior 117 
Ilustración 97: Distribución red de abastecimiento 119 
Ilustración 98: Esquema básico de una instalación de calentamiento de agua a través de energía solar 120 
Ilustración 99: Distribución abastecimiento planta baja 121 
Ilustración 100: Distribución abastecimiento primera planta 121 
Ilustración 101: Distribución saneamiento planta baja 123 
Ilustración 102: Distribución saneamiento primera planta 123 
Ilustración 103: Distribución exterior red de saneamiento 124 
Ilustración 104: Distribución de imbornales y red de pluviales 125 
 
 
xxiii 
Ilustración 105: Distribución colectores 125 
Ilustración 106: Depósito de gas. Distancias 133 
Ilustración 107: Distribución instalación gas 133 
Ilustración 108: Trituradora mandíbulas 141 
Ilustración 109: Trituradora de cono PYB 142 
Ilustración 110: Representación apilador y recolector lateral143 
Ilustración 111: Apiladora y recolectora laterales 143 
Ilustración 112: Apilador-recogedor circular 144 
Ilustración 113: Silos con tolva 145 
Ilustración 114: Silos de pequeño volumen 146 
Ilustración 115: Molino de crudo 149 
Ilustración 116: Molino de bolas 150 
Ilustración 117: Separador O-SEPA 150 
Ilustración 118: Horno rotativo 151 
 
 
 
 
xxiv 
 
 
 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A. MEMORIA DESCRIPTIVA 
 
 
 
2 
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN 
 
 
 
 
3 
1. Introducción al proyecto. Objetivos y alcance 
 
En el presente documento se desarrollará lo que se denomina la Ingeniería Básica o Anteproyecto 
del diseño de una planta de fabricación de cemento, tal y como se indicó en el título de este. Se 
entiende por ingeniería básica o anteproyecto al “conjunto de documentos que definen 
inequívocamente el proyecto y su coste más favorable en un entorno dado” [1]. Debido a esto, se 
podría decir que el objetivo de este trabajo fin de grado será la definición en líneas generales y 
básicas del proyecto y así, con ello, poder aportar la información necesaria para tomar la decisión 
de llevarlo a cabo, desarrollando a continuación su ingeniería de detalle o, por el contrario, 
desecharlo. Sin embargo, el alcance de este proyecto irá un poco más allá de lo que la propia 
definición de ingeniería básica determina, aportando algunos cálculos de diseño que nos 
aproximarán a la solución final del proyecto de ingeniería además de documentación añadida 
como podría ser los planos. 
 
Cabe señalar, además, que otro de los objetivos de este trabajo es la obtención, por parte del autor, 
del titulo de Graduado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales, especializado en 
Mecánica/Construcción. 
 
Finalmente, hay que destacar que la fábrica que pretende definir este proyecto pertenece una 
empresa de reciente creación, la cuál no posee ninguna otra fábrica ni en España ni en el 
extranjero, y que por lo tanto se tratará de una planta industrial modesta que se inicia en el 
mercado de la fabricación de cemento. 
2. Antecedentes y conocimientos básicos 
2.1. El cemento 
 
El cemento es un material (mezcla de caliza y arcilla calcinadas y molidas) conglomerante, esto 
es, que tiene la capacidad de unir fragmentos de uno o varios elementos distintos formando 
finalmente un único conjunto cohesivo y que, después de la adición de agua, tiene la propiedad 
de fraguar y endurecerse dando una pieza fuertemente sólida y rígida, conservando su resistencia 
y estabilidad a lo largo plazo, incluso bajo el agua. Dicha transformación se alcanza a través de 
procesos químicos en la masa del cemento en presencia del agua (reacciones de hidratación) y 
recibe el nombre de endurecimiento hidráulico o fraguado. Se debe principalmente a la 
hidratación de los silicatos de calcio que, como se verá más adelante, están presente en los 
componentes del cemento, aunque también puede participar en el proceso de endurecimiento 
varios compuestos químicos adicionales, como lo aluminatos. 
 
El cemento se trata del conglomerante más importante en la actualidad, debido a su elevado uso, 
principalmente, en el ámbito de la construcción y de la ingeniería civil. Se emplea sobre todo en 
la fabricación de morteros y hormigones. En particular, el hormigón se obtiene mezclando el 
cemento con gravas, arenas y agua mientras que el mortero resulta de mezclar cemento con arena 
y agua. Con la adición del agua se consigue una masa trabajable, con capacidad de darle forma 
durante el tiempo suficiente antes de alcanzar la resistencia y estabilidad deseada [2], [3], [4], [5]. 
 
2.2. La historia del cemento 
 
En el actual apartado se realizará un rápido recorrido a través de la historia del cemento, desde 
los primeros vestigios de lo que se considera sus antecesores, alrededor de los años 6.000 a.C, 
hasta hoy en día. 
 
https://es.wikipedia.org/wiki/Caliza
https://es.wikipedia.org/wiki/Arcilla
 
 
4 
Se podría decir que la historia del cemento se remonta tanto atrás como la misma historia de la 
humanidad. Desde que los seres humanos abandonaron las cavernas y el estilo de vida nómada se 
inició la búsqueda de materiales de construcción para las viviendas, templos u otras edificaciones. 
Es en este ámbito en el que se pueden buscar los primeros indicios de materiales similares al 
cemento actual, o al menos, estructuralmente hablando. 
 
Según datos históricos, la construcción más antigua que se conoce en la que se puede apreciar un 
material similar al hormigón data sobre los años 5.600 a.C. Se trata del suelo de una cabaña en 
Vir (Serbia). Sin embargo, no es hasta uno siglos más tarde, coincidiendo con las construcciones 
con pétreos, cuando surge la necesidad de buscar algún elemento que sirviese de unión entre 
piezas. Aunque inicialmente se probaron algunos tipos de pastas o morteros a base de arcilla, yeso 
o cal, estos se deterioraban fácilmente. Buscando una solución a dicho problema se llegó hasta la 
mezcla de minerales triturados con agua, siendo esto algo más similar a lo que hoy en día se tiene. 
Es así como se llega al Antiguo Egipto o a Chile, alrededor de los años 3.000 y 2.600 a.C, donde 
se pueden encontrar, en pequeñas edificaciones o incluso en algunas de las pirámides de Egipto, 
morteros fabricados con distintos materiales y agua. En el caso de Egipto, se puede saber que se 
usó una mezcla de yeso y caliza disueltas en agua. No sería hasta la época de los griegos y 
romanos, 450 a.C, cuando se viviera otro gran avance en cuanto al tema del cemento se trata. Se 
descubrió que mezclando materiales de procedencia volcánica con caliza, arena y agua se obtenía 
un mortero muy resistente y capaz de soportar la acción del agua. Se fue mejorando la fórmula 
hasta llegar al siglo II a.C cuando, en la región de Puzzoli (cerca del Vesubio), los romanos 
confeccionaron el llamado cemento romano o puzolánico el cual consiste en mezcla de caliza 
calcinada con finas arenas o cenizas de origen volcánico (lo que se conoce hoy en día como 
puzolana). La puzolana contiene sílice y alumínia, que en combinación con la caliza genera un 
cemento muy resistente y duradero. Buena prueba de ello son las grandes edificaciones que se 
pueden contemplar hoy en día como el Coliseo de Roma o el teatro de Pompeya. 
 
Se continuaron realizando numerosas obras con elementos de hormigón y con estos primeros 
antecesores del cemento actual en los siglos posteriores. Ya en el siglo XVIII d.C, un ingeniero 
inglés desarrolló un nuevo tipo de mortero para unir bloques de piedra que usaría en sus 
edificaciones. Posterior a esto, un reverendo, también inglés, creó de manera accidental otro 
nuevo tipo de cemento al quemar piedras calizas. Este último se patentó y se usó en numerosas 
obras del Reino Unido. A principios del siglo XIX d.C, Louis Joseph Vicat, un científico y 
divulgador francés, realizó numerosas contribuciones al mundo del cemento debido a sus 
investigaciones sobre las cualidades de la cal y el fraguado. En 1.818 publica su obra llamada 
“Morteros y cementos” donde se establecían las pautas a seguir en la fabricación del cemento 
artificial por medio de mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y 
molidas conjuntamente. Poco más adelante, en 1.824, Joseph Aspdin patentó un nuevo cemento 
hidráulico artificial, fabricado por la combustión conjunta de caliza y carbón, que denominó 
cemento portland debido que al mezclarlo con agua y arena se formaba un conglomerado que, al 
endurecer, poseía un aspecto parecido a las piedras calizas de la isla de Portland. En los próximos 
años, el cemento portland sufre diversas mejoras, haciendo patente su superioridad respecto a los 
cementos naturales en diversas obras de gran importancia, como el túnel construido bajo el río 
Támesis en 1.838. No obstante, no fue hasta 1.844, cuando Isaac Charles Johnson depura el 
proceso de fabricación de cemento portland aumentandola temperatura de calcinación de los 
minerales y obteniendo el clínker, la base del cemento artificial moderno. Se continuaron 
estableciendo mejoras tanto en la fórmula como en los avances tecnológicos en producción, 
maquinaria (hornos rotatorios o molinos tubulares, por ejemplo) y procesos de industrialización 
permitiendo fabricación a gran escala. A principios del siglo XX d.C. la industria del cemento 
experimenta un rápido crecimiento y se logra, además, la fabricación de un cemento de gran 
calidad debido a su homogeneidad resultante. 
 
Hoy en día, el cemento portland, a pesar de los números avances y mejoras obtenidos, sigue 
siendo muy similar a la formula establecida por I.C. Johnson, aunque su impacto y prestaciones 
han mejorado significativamente. Todas las aplicaciones actuales de este material admiten 
 
 
5 
múltiples posibilidades de aprovechamiento ofreciendo multitud de diversidad de características 
que pone al alcance de la sociedad un amplio abanico de modalidades para escoger, cada una de 
ellas con sus especificaciones concretas y requeridas. Su principal aplicación se basa en la 
obtención de hormigones que, al igual que el cemento, puede sr obtenido con diferentes 
características. Todas estas modalidades de hormigones han demostrado a lo largo del tiempo sus 
excelentes propiedades y su elevado grado de durabilidad y resistencia, convirtiéndose en uno de 
los materiales básicos y más usados de la actualidad en proyectos de ingeniería civil y 
construcción [6], [7], [8], [9]. 
 
2.3. Componentes, tipos y materias primas 
 
Los componentes presentes en el cemento pueden ser clasificados en dos grupos: 
 Componentes principales: Materiales inorgánicos, o en algunas ocasiones orgánicos, 
usados en mayor proporción. Estos componentes son los que determinan la denominación 
del tipo de cemento. 
 Componentes minoritarios: Cualquiera de los componentes que se encuentren en una 
proporción inferior al 5% en masa respecto a la suma de todos los componentes [5]. 
 
En cuanto a los tipos, se pueden establecer dos grupos principales de cementos en función de su 
origen, y por la tanto, de las materias primas usadas para cada uno. Estos son: 
 Cementos naturales: Aquellos que se obtienen de la calcinación de margas (roca 
sedimentaria compuesta principalmente de calcita y arcillas) a unos 1.000 ºC. Se pueden 
usar en obras, pero debido a su baja resistencia no es apropiado para elementos 
estructurales. 
 Cementos artificiales: Aquellos que se obtienen a partir de arcilla y caliza preparadas y 
dosificadas convenientemente. La cocción de la mezcla se debe realizar entre unos 1.450 
y 1.480 ºC. Con este proceso se obtiene una masa homogénea, denominada clínker, la 
cual se tritura finamente y pasa a ser el componente básico del cemento. Dentro de este 
grupo, se puede encontrar diferentes variedades en función de los componentes que se 
añadan al clínker, siendo las más usuales las que se muestran a continuación [2]. 
- Cemento Portland: Resultante de calcinar mezclas rigurosamente homogéneas de 
arcilla y caliza obteniéndose, como se ha indicado anteriormente, clínker que está 
compuesto por silicatos y aluminatos anhidros, y el cual hay que pulverizar junto 
con yeso en una proporción menor al 3% para así retrasar su fraguado. Este 
cemento se emplea para la fabricación de hormigones de alta resistencia, piezas 
de hormigón prefabricado y en algunas obras especiales. Dentro de esta categoría 
(cemento Portland normal, CPN) se pueden encontrar diferentes subtipos en 
función de los aditivos que se le añadan. Así, se pueden encontrar cementos como 
el Portland blanco (PB), el cemento Portland de bajo calor de hidratación (CBC), 
el de elevadas resistencias iniciales (CER), el resistente a los sulfatos (CPS) o el 
de aire ocluido. El CPN es el más habitual para trabajos de construcción [10], 
[4]. 
- Cemento puzolánico: Es una mezcla de cemento Portland y puzolana, material 
alúmino-silíceo que puede ser de origen natural o artificial. Tiene mayor 
resistencia a los agentes químicos además de desarrollar menos calor al fraguar, 
tener menor dilatación y ser mas impermeable que el cemento Portland. Es ideal 
para ser usado en climas calurosos o en aplicaciones donde se requieren alta 
permeabilidad y durabilidad. Un cemento puzolánico contiene aproximadamente 
[11], [4]: 
 
 
 
6 
o 55-70% de clínker. 
o 30-45% de puzolana. 
o 2-4% de yeso. 
- Cemento aluminoso: Se obtiene por la fusión de caliza y bauxita en determinadas 
proporciones. El resultado final, en forma de polvo, deber contener mas del 32% 
de alúmina y menos del 20% de oxido de hierro. La duración de fraguado es 
análoga a la del cemento Portland, que no empieza hasta unas dos horas después 
de su amasado, pero suele terminar antes. Entre sus propiedades se encuentran la 
resistencia a corto plazo, a los ataques de ácidos y a los ambientes agresivos. 
Además, las reacciones de fraguado desprenden mucho más calor que los otros 
tipos por lo que es ideal para hormigonados en zonas muy frías. Sin embargo, 
para ambientes de continua humedad y altas temperaturas se puede dar 
aluminosis, proceso de conversiones de aluminatos hexagonales a cúbicos, 
afectando a la porosidad y resistencia que puede llegar a disminuir hasta un 75% 
[12], [4]. 
 
2.4. Fundamentos teóricos del cemento Portland 
 
Con el actual apartado se tiene como objetivo conocer los principales aspectos del cemento 
portland ya que es el más usual, sus propiedades, tanto físicas como mecánicas, y así entender 
mejor todo lo relacionado con este producto. 
 
2.4.1. Fraguado 
 
El fraguado es el proceso de endurecimiento que se produce en la pasta resultante de el cemento, 
y en sus derivados, con la adición de agua. Es decir, es el paso del estado plástico al estado 
endurecido de una masa de cemento. Conlleva, como es obvio, una pérdida progresiva de 
plasticidad en el material. 
 
Como se ha indicado anteriormente, el fraguado es producido por la desecación y recristalización 
de los hidróxidos metálicos procedentes de la reacción química que se dan al mezclar y amasar el 
agua con los óxidos metálicos que están presentes en el cemento. Se trata de un proceso 
exotérmico y que por lo tanto libera gran cantidad de calor. Generalmente, esta cantidad de calor 
dependerá de las cantidades relativas de cada uno de los componentes del cemento. 
 
Esta propiedad del cemento lo convierte en un material altamente útil, ya que en su estado inicial 
es muy manejable, pudiendo darle la forma deseada y requerida para las distintas aplicaciones, 
llegando a adquirir en su estado final a una gran resistencia. Por lo general, el moldeado de la 
masa se lleva a cabo con encofrados hasta que llega a cierta consistencia y puedan ser retirados. 
En el proceso de fraguado, además de la liberación de calor señalada anteriormente, se produce 
un cambio del volumen. A medida que el material va fraguando su volumen neto se verá reducido. 
 
El tiempo en llevarse acabo este proceso se denomina tiempo de fraguado. Depende directamente 
de varios factores como son los siguientes: 
 La humedad relativa. 
 La temperatura ambiente: A menor temperatura, menor velocidad en el proceso. Sin 
embargo, por encima de los 32ºC el aumento de velocidad se invierte. 
 La propia composición química del cemento. 
 La cantidad de agua añadida a la mezcla: A mayor cantidad, mayor rapidez de fraguado. 
 La finura del material. 
 
 
7 
Por otro lado, el tiempo de fraguado queda delimitado entre dos estados, el fraguado inicial y el 
final por lo que dicho tiempo puede ser determinado experimentalmente en unas circunstancias 
dadas. El fraguado inicial y final quedan definidos mediante el ensayo de la aguja de Vicat, que 
mide el inicio y fin del fraguado en mediciones de penetraciones cada 15 minutos, de la siguiente 
manera: 
 Inicio del Fraguado: Cuando la aguja no penetramás de 25 mm en la superficie de la 
pasta. Una vez iniciado el fraguado, el cemento debe estar ya en su posición final y no 
debe moverse de dicha posición ya que esto originaría fisuras en el material. 
 Fin del Fraguado: Cuando la aguja no deja marcas en la superficie de la pasta. 
 
Ilustración 1: Aguja de Vicat 
 
El fraguado se puede retardar o acelerar añadiendo aditivos consiguiendo así un mejor manejo en 
obra en función de la aplicación que se le vaya a dar a la masa. 
 
Otro fenómeno ha tener en cuenta en relación con el fraguado es lo que se denomina falso 
fraguado. Esto es la rigidez que se da de forma prematura en el cemento en los primeros minutos 
tras la adición de agua. A diferencia del fraguado normal, no desprende calor de forma apreciable 
y basta con mezclar nuevamente la pasta para que esta rigidez desaparezca. Se debe 
principalmente a una parcial deshidratación del yeso, presente en el cemento, en los hornos de 
cocción. También es posible que se deba al resultado de la interacción cemento-aditivo, y 
entonces, en este caso, requiera además de un mezclado adicional, mas cantidad de agua [13], 
[14], [15] . 
 
2.4.2. Finura 
 
La finura, es decir, el tamaño de los granos presentes en el cemento es una de sus propiedades 
mas importantes ya que esta influye directamente en la velocidad de hidratación. Las reacciones 
químicas que se llevan acabo en el proceso del fraguado se verán afectadas reflejándose en el 
calor de hidratación, la retracción y la resistencia final adoptada. 
 
Un cemento de grano fino se hidrata con mucha mas facilidad que uno de grano grueso. Al entrar 
en contacto el agua con los granos de cemento, estos solo se hidratan en una profundidad de 
0,01mm, por lo que si estos granos son muy gruesos quedará en su interior una gran cantidad de 
cemento sin hidratar resultando un núcleo inerte. Por lo tanto, se obtendría un cemento con un 
bajo nivel de rendimiento. 
 
Por otro lado, si los granos del cemento son excesivamente finos, su retracción y calor de 
hidratación serán altos por lo que su resistencia disminuirá, tanto a fisuras como a las aguas 
https://www.monografias.com/trabajos16/marca/marca.shtml
 
 
8 
agresivas, lo que es un resultado indeseado y perjudicial [15], [16]. 
 
 
Ilustración 2: Hidratación granos de cemento en función de su finura 
 
2.4.3. Resistencia mecánica 
 
La resistencia es, en términos estructurales, la capacidad mas destacable de los cementos. Cuando 
se habla de resistencia mecánica en cementos se hace referencia principalmente a la resistencia a 
compresión, ya que se trata de un material que trabaja muy bien a este tipo de esfuerzos. La 
resistencia a la compresión simple se define como la capacidad para soportar una carga por unidad 
de área, y se expresa en términos de esfuerzo, generalmente en kg/cm2 o MPa. Puede verse 
afectada por el paso del tiempo, por la relación agua/cemento (por ejemplo, una alta relación 
agua/cemento produce una pasta de alta porosidad y baja resistencia), por las incidencias 
meteorológicas o incluso por un mal almacenamiento del clínker. Se ve considerablemente 
aumentada en los primeros días tras la conformación de este. Se considera normalmente que llega 
a un punto de resistencia suficientemente alta a los 28 días, alcanzando así prácticamente su 
máximo valor, aunque hay cementos en los que esta característica se ve en aumento hasta en 
largos periodos de tiempo. 
 
Ilustración 3: Diagrama de resistencia adquirida en función de los días 
 
 
 
Para determinar la resistencia se recurre al ensayo a compresión. Se realiza principalmente con 
piezas de hormigón, que no es mas que una mezcla de cemento con áridos, y consiste en una 
máquina de compresión donde se colocan las piezas de ensayo y se les aplica presión hasta la 
rotura. [15], [14]. 
 
 
https://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml
 
 
9 
2.4.4. Expansión 
Debido a diferentes compuestos presentes en el cemento, este se puede ver afectado por una 
expansión no deseada y con ello una desintegración del hormigón que esté conformando este 
cemento. Dichos compuestos pueden ser: 
 El óxido de magnesio (MgO) 
 La cal libre (CaO) 
En el caso del óxido de calcio, la expansión se debe a las partículas presentes en la cal libre que 
no llegan a combinarse con los demás componentes y que van aumentando de volumen hasta 
explotar. 
Por otro lado, en el caso del oxido de magnesio se debe a la formación de la periclasa, la forma 
mineral del MgO, que se origina cuando el clínker no ha sido enfriado rápidamente al salir del 
horno. La expansión producida por el oxido de magnesio se presenta a largo plazo, produciendo 
fisuras, por lo cual la cantidad de oxido de magnesio deber ser debidamente controlada. 
Para garantizar que el cemento no va a presentar expansión por algunos compuestos se lleva a 
cabo el ensayo de expansión en autoclave. Consiste en medir el cambio de longitud en barras de 
2,5*2,5*25,4 cm, hechas de pasta de cemento sometidas a 3 horas de alta temperatura y presión. 
Este valor se expresa en %, con respecto a la longitud inicial [15], [16], [17]. 
 
2.4.5. Fluidez 
 
La fluidez es una medida de la consistencia de la pasta de cemento. Se denomina consistencia 
normal como aquella fluidez determinada por una cierta cantidad de agua e indica el grado de 
fluidez con que se puede manejar la pasta de cemento. Tiene relación con la calidad del cemento 
y el tiempo de fraguado. Los distintos cementos tienen distintos requerimientos de agua, 
dependiendo en gran parte si son o no adicionados. Generalmente los cementos adicionados 
requieren mas agua. La variación entre unos cementos y otros, en cuanto a requerimiento de aguas 
para alcanzar la consistencia normal puede llegar a ser de un 20-30% [15], [16]. 
 
2.4.6. Densidad 
 
Se determina por la relación entre la masa de una cantidad dada y el volumen absoluto de esa 
masa. Es una propiedad fundamentalmente usada para determinar la mezcla y es muy similar en 
todos los cementos Portland. En los cementos normales este valor está entre 1,15 y 1,4 g/cm3 
[16]. 
 
2.4.7. Componentes químicos del cemento 
 
Los componentes químicos del cemento se obtienen de las materias primas necesarias para 
conseguir la composición deseada para la producción del clínker. 
Los componentes básicos para el cemento Portland son: 
 Óxido de calcio, CaO: Obtenido de materiales ricos en cal, como la piedra caliza rica en 
CaCO3, con impurezas de SiO2, Al2O3 y MgCO3, de margas, que son calizas 
acompañadas de sílice y productos arcillosos, conchas marinas, arcilla calcárea, etc. 
 Óxido de sílice y óxido de aluminio, SiO2 y Al2O3: Obtenidos de arcilla, arcilla 
esquistosa, pizarra, ceniza muy fina o arena para proporcionar sílice y alúmina. 
https://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml
https://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml
https://www.monografias.com/trabajos35/alumina/alumina.shtml
 
 
10 
 Óxido de hierro, Fe2O3: Obtenido de mineral de hierro, costras de laminado o algún 
material semejante para suministrar el hierro o componente ferrífero. Generalmente se 
usa limonita. 
 Óxido de magnesio, MgO, y otros componentes: Presentes en mucha menor cantidad que 
el resto de los componentes. El óxido de magnesio se obtiene de la periclasa (forma 
mineral del MgO) principalmente. 
Con los dos primeros componentes se produce cemento Portland blanco. El tercero es un material 
fundente que reduce la temperatura de calcinación necesaria para la producción del cemento gris. 
Esta disminución en la temperatura hace que sea más económico en su fabricación, en relación 
con el cemento blanco, aunque ambos poseen las mismas propiedades aglomerantes [15]. 
 
2.4.8. Tipos de cemento portland 
 
Se pueden encontrar cinco tipos de cementos Portland básicos: 
 Portland tipo I: Cemento normal producido de la adición de clínkermás yeso. Destinado a 
obras de ingeniería de concreto u hormigón en general, cuando en las mismas no se 
especifique la utilización de otro tipo ni se requieras especificaciones especiales (edificios, 
estructuras industriales, conjuntos habitacionales, etc.). Libera más calor de hidratación que 
otros tipos de cemento. 
 Portland tipo II: Cemento modificado para usos generales y de moderada resistencia a la 
acción de los sulfatos. Se usa en obras de hormigón en general y obras expuestas a la 
acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando 
así sea especificado (puentes, tuberías de concreto, alcantarillados, zonas industriales…). 
Adquiere resistencia más lentamente que el tipo I, pero finalmente alcanza la misma 
resistencia. Las características de este tipo se logran al realizar modificaciones en el 
contenido de aluminato tricálcico (C3A) y en el silicato tricálcico (C3S) del cemento. 
 Portland tipo III: Posee una alta resistencia inicial. Recomendable cuando se necesita que 
la estructura de hormigón o concreto reciba carga lo antes posible o cuando es necesario 
desencofrar a los pocos días. El hormigón hecho con este tipo de cemento desarrolla una 
resistencia en tres días igual o incluso superior que la desarrollada en 28 días para 
hormigones hechos con cementos Portland tipo I o II. Hay que destacar que el cemento 
tipo III aumenta la resistencia inicial por encima de lo normal pero luego se va 
disminuyendo hasta alcanzar la resistencia normal. Esta alta resistencia inicial se 
consigue gracias al aumento de contenido de C3S y C3A en el cemento y al molerlo más 
fino. Posee in gran desprendimiento de calor durante el fraguado por lo que no se debe 
usar en grandes volúmenes. 
 Portland tipo IV: Cemento de bajo calor de hidratación en el que no deben producirse 
dilataciones durante el fraguado (presas). Se usa en grandes obras que requieren 
hormigones masivos como por ejemplo pueden ser presas o túneles. El bajo calor de 
hidratación se consigue limitando los compuestos que más influyen en la formación de 
calor, es decir, disminuyendo la cantidad de C3A y C3S. Dado que estos compuestos 
también son los involucrados en aportar mayor resistencia inicial en la mezcla, al 
limitarlos, se tiene una masa que gana resistencia con mayor lentitud. El calor de 
hidratación del cemento Tipo IV suele ser de más o menos el 80% del Tipo II, el 65% del 
Tipo I y 55% del Tipo III durante la primera semana de hidratación. Los porcentajes son 
un poco mayores después de más o menos un año. 
 Portland tipo V: Usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada 
de los sulfatos por una exposición intensa de estos. Las aplicaciones comunes de este 
cemento van desde estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto contenido de álcalis 
hasta estructuras expuestas al agua marítima (canales, alcantarillas, obras portuarias). La 
https://www.monografias.com/trabajos/metalprehis/metalprehis.shtml
 
 
11 
resistencia al sulfato del cemento Tipo V se logra minimizando el contenido de C3A, 
pues este compuesto es el más susceptible al ataque por el sulfato. 
Además de los Portland definidos anteriormente como básicos, se pueden encontrar los 
denominados cementos adicionados, derivados del portland tipo I: 
 Tipo ICO: Cemento Portland tipo I adicionado o compuesto, que contiene hasta un 30 % de 
relleno calizo u otro material. 
 Tipo IMS: Cemento Portland tipo I adicionado con moderada protección a los sulfatos 
(Moderate Sulphate). Se emplea donde sean importantes las precauciones contra el ataque 
moderado por los sulfatos tales como en estructuras de drenaje, donde las concentraciones de 
sulfatos en el agua subterráneo son mayores que lo normal pero no llegan a ser severas. Este 
cemento se usa de la misma manera que el cemento Portland tipo II. Como el tipo II, se debe 
preparar el concreto de cemento portland tipo IMS con baja relación agua materiales 
cementantes para que se garantice la resistencia a los sulfatos. 
 Tipo IHS: Cemento Portland tipo I adicionado con alta protección contra los sulfatos (High 
Sulphate). Se usa en concreto expuesto a la acción severa de los sulfatos, principalmente 
donde el suelo o el agua subterránea tienen altas concentraciones de sulfato. 
 Tipo GU: El cemento Portland tipo I adicionado de uso general (General Use). Es adecuado 
para todas las aplicaciones donde las propiedades especiales de los otros tipos de cemento no 
sean necesarias. Su uso en concreto incluye pavimentos, pisos, edificios en concreto armado, 
puentes, tubería, productos de concreto prefabricado y otras aplicaciones donde se usaría el 
cemento Portland tipo I. 
 
Finalmente se encuentran los cementos Portland especiales son los que se obtienen del mismo 
modo que el cemento Portland normal, pero tienen características diferentes a causa de 
variaciones en el porcentaje de los componentes que lo conforman. 
 Cemento Portland blanco: Es igual que el Portland común, lo que defiere es el color. Esto 
se obtiene por medio del color de la manufactura, resultado del menor número de materias 
primas que llevan hierro y oxido de magnesio, que son los que le dan la coloración gris 
al cemento. Este cemento se usa específicamente para acabados arquitectónicos tales 
como estuco, pisos y concretos decorativos. 
 Cemento Portland de escoria de alto horno: Es obtenido por la pulverización conjunta del 
clínker portland y escoria granulada finamente molida con adición de sulfato de calcio. 
El contenido de la escoria granulada de alto horno debe estar comprendido entre el 15% 
y el 85% de la masa total. 
 Cemento siderúrgico supe-sulfatado: Obtenido mediante la pulverización de escoria 
granulada de alto horno, con pequeñas cantidades apreciables de sulfato de calcio. 
 Cemento Portland puzolánico: Se obtiene con la molienda del clínker con la puzolana. 
Tiene resistencia parecida al cemento normal y resistente ataques al agua de mar, lo que 
lo hace aconsejable para construcciones costeras. Para que el cemento sea puzolánico 
debe contener entre el 15% y el 50% de la masa total. El cemento puzolánico se utiliza 
en construcciones que están en contactos directos con el agua, dada su resistencia tan alta 
en medios húmedos. 
 Cemento Aluminoso: Es el formado por el clínker aluminoso pulverizado el cual le da 
propiedad de tener alta resistencia inicial. Es también resistente a la acción de los sulfatos, 
así como a las altas temperaturas [15], [18]. 
 
https://www.monografias.com/trabajos14/manufact-esbelta/manufact-esbelta.shtml
https://www.monografias.com/trabajos14/medios-comunicacion/medios-comunicacion.shtml
 
 
12 
3. Descripción del proyecto 
 
Una vez establecidos los fundamentos a cerca del cemento, en este apartado se va a exponer 
algunos apartados básicos para el desarrollo del resto del proyecto. Además, se va a plantear una 
breve descripción del proyecto con el objetivo de que su enfoque y organización resulte más fácil 
de entender. 
 
Como se ha indicado al principio, este proyecto trata sobre la realización de la ingeniería básica 
de una planta de fabricación de cemento de 20.000 toneladas anuales. Para ello se va a realizar en 
primer lugar una memoria descriptiva, la cual se ha dividido por capítulos en los que se trataran 
los siguientes aspectos: 
 Capítulo I: Introducción. Se verán los conocimientos básicos, los datos previos necesarios y 
la legislación aplicable. 
 Capítulo II: Procesos. En este apartado se expone la descripción del proceso productivo 
del cemento además de una descripción de la maquinaria necesaria para dicho proceso. 
 Capítulo III: Layout. El layout no es más que el diseño y la distribución de todos los 
elementos y estancias de la fábrica de forma que dicha distribución sea lo más eficiente 
posible. Por lo tanto, en éste capitulo se verá el diseño final de la fábrica, tanto en 
exteriores como interiores. Capítulo IV: Obra civil y urbanización. Descripción de las necesidades y detalles 
constructivos para proyectar los edificios necesarios en la fábrica, así como una 
descripción de estos y de los elementos de urbanización presentes en la planta. 
 Capítulo V: Instalaciones. Descripción de todas las instalaciones necesarias para el 
correcto funcionamiento de la fábrica. 
 
Definida la memoria descriptiva, sería necesaria una memoria justificativa en la que se realicen 
unos primeros cálculos orientativos tanto de balances de materia y energía, de diseños de 
maquinaría, equipos necesarios como de diseño de estructuras e instalaciones. 
 
Finalmente, al conjunto de estas dos memorias, se añadirán los anexos necesarios considerados. 
 
3.1. Conocimientos acerca del proyecto 
 
Generalmente un anteproyecto engloba un amplio rango de conocimientos y es llevado a cabo 
por un equipo formado por personas especialistas en diferentes campos. 
 
En un proyecto como el que se expone en el presente documento requiere de la aportación y 
trabajo conjunto de diferentes profesionales tales como los que se nombran a continuación: 
 Ingenieros químicos e ingenieros industriales. Necesarios para el estudio, el desarrollo y el 
control de los procesos que se llevan a cabo en la fábrica en los cuales se llevan acabo 
reacciones químicas como pueden ser en maquinarias de la planta, en laboratorios y en los 
parques de almacenamiento. 
 Ingenieros industriales especializados para la realización del plan urbanístico de la planta, la 
edificación y el montaje de esta. Además, se necesitarán otros ingenieros industrializados 
especializados en distintas ramas para todas las instalaciones y diseño de estas, como pueden 
ser las de control automático, eléctricas o energéticas de la planta. 
 Se necesitarán abogados o ingenieros especializados en el conocimiento de las leyes para 
realizar la burocracia necesaria para llevar a cabo el proyecto, además de para hacerlo sin 
faltar al medio ambiente ni a los límites establecidos en cualquier ámbito legal. 
 
 
13 
 Especialistas en mercado financiero para estudiar la viabilidad y rentabilidad del proyecto. 
También se encargarán de realizar la búsqueda del crédito necesario para la realización del 
proyecto. 
 
Es por esto por lo que, al tratarse de un proyecto llevado a cabo por una sola persona su alcance 
será algo menor, estableciendo que algunos apartados concretos serán llevados a cabo por otro 
equipo técnico especializado. 
 
3.2. Estudios previos y datos de partida 
 
Como se ha señalado, un anteproyecto es un trabajo multidisciplinar en la cuál cada una de las 
distintas disciplinas alimenta a la otra. Así, una de las primeras etapas del proyecto ha de ser unos 
estudios básicos para determinar aspectos como la idoneidad de dicho proyecto, la demanda real 
en el mercado, la necesidad social, si se dispone de los avances tecnológicos necesarios para la 
implantación del proyecto, el producto a producir, la producción o buscar la localización más 
favorable para la planta industrial. 
 
Por lo tanto, previo a la realización del anteproyecto, o de forma paralela a este, es recomendable 
y bastante útil realizar todos los estudios, investigaciones e informes necesarios para poder tomar 
decisiones en relación con la realización o no del proyecto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustración 4: Esquema estudios previos 
 
Rechazar la inversión 
Estudios previos 
¿Modificar 
objetivos? 
Realización del 
proyecto 
Análisis de resultados 
Análisis y selección 
resultados 
sí 
no existe 
solución 
viable 
no 
existe una única 
solución viable 
alternativa 
seleccionada 
existen varias 
soluciones 
viables 
 
 
14 
 Una de las formas más usuales de realizar lo anteriormente expuesto seria a través de un estudio 
de viabilidad y mediante él comprobar si existen soluciones que cumplen con los objetivos 
definidos y determinar si son viables técnica, legal y económicamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustración 5: Esquema viabilidad 
 
 
 
 
 Viabilidad técnica: Da respuestas a distintas preguntas como qué producir, cuánto 
producir, cómo producir y dónde producir. Suele ir acompañado de un estudio de 
mercados que ayuda a dar respuesta a estas preguntas. 
 Viabilidad legal: Considera diferentes aspectos como la constitución legal de la empresa, 
el régimen tributario, las licencias y autorizaciones necesarias para la actividad, tema de 
patentes y marcas (royalties) o aspectos medioambientales con lo que cumplir. 
 Viabilidad económica: Estimación de la inversión necesaria, cómo financiarla y 
evaluación económica del proyecto, de gastos e ingresos, para analizar la rentabilidad del 
proyecto. 
 
 
Además, estos estudios se deberán seguir desarrollando en mayor detalle a medida que el proyecto 
vaya creciendo en precisión. 
 
Un estudio de vialidad previo, a nivel de anteproyecto, debe estar organizado conforme la 
siguiente estructura. Se puede observar como los distintos análisis han de llevarse de forma 
paralela. 
Técnica
LegalEconómica
Define, mediante la 
comparación de ingresos y 
costos estimados, si un 
proyecto es recomendable 
Define, a la vista de la legislación 
existente y normativa de 
aplicación, si el proyecto puede 
llevarse a cabo 
Define, mediante el análisis de 
distintas alternativas existentes, si 
la tecnología y los medios 
disponibles permiten que el 
proyecto se realice 
 
 
15 
 
 
 
 
 
Dado a que no son objetivo de definición del presente proyecto, la mayoría de estos estudios 
previos se supondrán conocidos, proporcionando los datos y conocimiento necesarios para 
establecer parámetros tales como la localización de la fábrica, el tipo de cemento que se fabricará 
en ella o la producción de ésta. Se tendrá también en cuenta las exigencias de los demandantes 
del proyecto. 
 
Se desarrollará, en sus correspondientes apartados, la definición de los requisitos legales 
necesarios en cuanto a urbanismo, medioambiente e industriales además de un estudio de 
viabilidad económica, todo ellos a nivel de anteproyecto. 
 
3.2.1. Producción de la fábrica 
 
En cuanto al tipo de cemento se establece que se fabricará cemento Portland normal (Portland 
tipo I) ya que es el más usual y versátil. 
 
Se presenta a continuación una tabla con la denominación, designación y composición de 
los cementos comunes. Se consideran cementos comunes los definidos en la norma UNE-
EN 197-1. Incluye 27 cementos comunes, 7 cementos comunes resistentes a los sulfatos, 
así como 3 cementos de horno alto de baja resistencia inicial de los que 2 de ellos son 
resistentes a los sulfatos. 
 
Los requisitos para la composición se refieren a la suma de todos los componentes 
principales y minoritarios adicionales. Se sobreentiende que el cemento final es la suma 
de los componentes principales y minoritarios adicionales más el sulfato de calcio 
necesario y cualquier aditivo. 
Ilustración 6: Estructura de un estudio de viabilidad 
 
 
16 
El cemento Portland se designa con las siglas CEM I, seguidas de la clase de resistencia 
(32,5 - 42,5 - 52,5), se añadirá un espacio en blanco y la letra (R) si es de alta resistencia 
inicial o la letra (N) si es de resistencia inicial normal. En estos cementos, la designación 
comenzará con la referencia a la norma EN 197-1 seguida de un guion [19]. 
 
Tabla 1: Cementos comunes 
 
Por otro lado, la producción queda establecida en 20.000 toneladas al año de producto final. Esta 
decisión se toma ya que, como se indicó al comienzo del proyecto, la fábrica pertenece a una 
empresa de nueva creación que se inicia en el mercado de la producción del cemento y, por lo 
tanto, como punto de partida, se plantea la fabricación de este tipo de cemento dejando la 
posibilidad de ampliar la gama de producción en un futuro.Estos datos serán de relevancia a la hora de definir y diseñar la fábrica, siendo tomados como 
parámetros de diseños que afectarán directamente en aspectos como el tamaño de la planta 
industrial o a la maquinaría usada en ella. 
 
3.2.2. Localización. Proveedores 
 
Gracias a los estudios previos, y como es lógico, se puede saber que se obtienen grandes ventajas 
económicas y de logística si la localización de la fábrica de cemento se encuentra cerca de una 
cantera de la cual se puedan obtener las materias primas necesaria. Se buscarán pues empresas 
capaces de aportar las materias primas teniendo en cuenta que se pueda aportar un suministro 
continuo de las mismas, además de una relación calidad precio adecuada. Se desea también que 
puedan cumplir con las fechas de entregas establecidas. La cercanía de estas empresas a la fábrica 
lo facilitaran, además de hacer posible que puedan aportar la materia prima fácilmente por 
carretera y al menor coste posible. 
 
 
17 
Así mismo, también se obtienen numerosas ventajas si la fábrica se encuentra en un polígono 
industrial dado a que se podrá realizar todas las acometidas a servicios tales como red eléctrica o 
red de aguas sin necesidad de llevar las mismas a una parcela aislada. 
 
Es por esto por lo que se buscará una ubicación que unifique las dos ventajas anteriormente 
expuestas, es decir, la planta se localizará en un polígono industrial que esté, en la medida de los 
posible, cerca de una o varias canteras que faciliten la llegada de arcilla, caliza, yeso y demás 
materias a las instalaciones. Además, y por requisito de los demandantes del proyecto, la fábrica 
se hallará en la provincia de Sevilla, Andalucía. 
 
Con todas estas especificaciones, realizando diferentes búsquedas y sometiéndolas a estudio, se 
determina que una buena ubicación será en las inmediaciones de la localidad de Pedrera ya que 
allí se encuentra una empresa (Mivico) que explota una cantera de piedra caliza y yeso, mientras 
que los suministros de arcilla y otros posibles minerales correrán a cargo de otra empresa situada 
en Marchena (Arva Aridos S.L.), especializada en la extracción, suministro y transporte de 
materiales de construcción (Extracción de gravas y arenas; extracción de arcilla y caolín) [19], [20]. 
 
 
Ilustración 8: Ubicación Pedrera y Marchena 
 
Por lo tanto, se buscará una parcela en la zona industrial de la localidad de Pedrera, tal y como se 
puede apreciar en la siguiente imagen. El polígono industrial recibe el nombre de “Polígono 
Industrial Centro Sur”. La parcela elegida en éste será conforme a las necesidades de espacio 
Ilustración 7: Ubicación Mivico. Cantera piedra caliza y yeso 
 
 
18 
requeridas en función de la productividad de la fábrica. 
 
 
Ilustración 9: Ubicación parcela 
 
La ubicación concreta será determinada con posterioridad una vez se establezca la superficie 
necesaria para la instalación de la fábrica pudiendo ser comprobada en el Plano 02 del Anexo II: 
Planos. 
 
3.3. Plazos 
 
Desde el comienzo del anteproyecto, pasando por la ingeniería de detalle hasta la construcción y 
puesta en marcha de la planta de fabricación se estipula una duración máxima de 24 meses. 
 
Este periodo de tiempo será más especifico a medida que el proyecto se vaya detallando más y se 
entre en fases mas avanzadas del mismo, apoyándose en herramientas enfocadas para estos 
estudios como podrían ser Microsoft Project con el que se puede llevar a cabo la gestión de 
proyectos ayudando en el desarrollo de planes, asignación de recursos a tares, seguimiento del 
progreso de proyecto, incluso gestión de presupuestos y análisis de cargas de trabajo. Con este 
software también se puede obtener lo que se denomina el diagrama de Gantt, que es una 
herramienta gráfica cuyo objetivo es exponer el tiempo de dedicación previsto para diferentes 
tareas o actividades a lo largo de un tiempo total determinado. Con esto se puede obtener también 
el camino critico del proyecto, que no es más que la ruta de trabajo que marca la duración de este, 
el conjunto de actividades y sus prioridades para finalizarlo con el objetivo de establecer la fecha 
mínima de finalización de dicho proyecto [21], [22]. 
4. Legislación aplicable 
 
Dado a que el proceso de fabricación de cemento generará residuos, tanto gaseosos como sólidos, 
estos deberán ser tratados bajo la legislación ambiental correspondiente. 
 
Además, la construcción de la fábrica deberá cumplir con los requisitos urbanísticos impuestos 
por el ayuntamiento de Pedrera. 
 
 
 
19 
Es, por lo tanto, que en el apartado actual se trataran estos aspectos, definiendo los distintos 
requisitos a cumplir y a tener en cuenta. 
 
4.1. Legislación medioambiental 
 
El proyecto que se desarrolla se deberá acoger a la normativa vigente en cuanto a materia de 
protección y conservación del medio ambiente. Esta normativa es la Ley 7/2007, de 9 de julio de 
Gestión Integrada de la Calidad Ambiental (GICA). 
 
Por esta ley se establece el marco normativo adecuado para el desarrollo de la política ambiental 
en la comunidad autónoma de Andalucía mediante los instrumentos que garanticen la 
incorporación de criterios de sostenibilidad, la prevención de impactos ambientes que se pueden 
generar y la inclusión de mecanismos de corrección de dichos impactos. Con todo se consigue 
alcanzar un elevado nivel de protección del medio ambiente. 
 
Se disponen varios instrumentos de prevención y control ambiental como son: 
 La autorización ambiental integrada (AAI) 
 La autorización ambiental unificada (AAU) 
 La evaluación ambiental de planes y programas (EA) 
 La calificación ambiental (CA) 
 Las autorizaciones de control de la contaminación ambiental 
 La declaración responsable de los efectos ambientales 
 
Conforme a la actividad realizada y de acuerdo con el Anexo I de la ley, el instrumento que se 
debe cumplir será uno u otro. En el caso actual, el proyecto se equipara con el punto 4 de la tabla, 
“Industrial del mineral” y a su vez con el punto 4.2, sin determinar aún si es más apropiado el 
punto 4.2.a) “Fabricación de cemento por molienda con una capacidad de producción superior a 
500 toneladas diarias” o el punto 4.2.b) “Fabricación de clínker en hornos rotatorios, con una 
capacidad de producción superior a 500 tonelada diarias, o en hornos de otro tipo, con una 
capacidad de producción superior a 50 toneladas al día”. En cualquiera de los casos, el 
instrumento a aplicar se trata de la Autorización Ambiental Integrada, AAI, como bien se puede 
comprobar en la ilustración que sigue. 
 
Tabla 2: Categorías de actuaciones sometidas a los instrumentos de prevención y control ambiental 
 
Se expondrá a continuación los detalles de este instrumento. 
 
Los objetivos de la AAI son: 
 Evitar o reducir y controlar la contaminación de la atmósfera, del agua y del suelo, 
mediante un sistema de prevención y control integrados de la contaminación y así 
conseguir una elevada protección del medio ambiente en su conjunto. 
 El uso de manera eficiente de la energía, el agua, las materias primas, el paisaje, el 
territorio y otros recursos. 
 
 
20 
 Integrar en una única resolución los pronunciamientos, decisiones y autorizaciones previstos 
en el articulo 11.1 b) de la Ley 16/2002, de 1 de julio, la cual dice los siguiente: “Disponer de 
un sistema de prevención y control de la contaminación, que integre en un solo acto de 
intervención administrativa todas las autorizaciones ambientales existentes en materia de 
producción y gestión de residuos, incluidas las de incineración de residuos municipales y 
peligrosos y, en su caso, las de vertido de residuos; de vertidos a las aguas continentales, 
incluidos los vertidos al sistema integral de saneamiento, y de vertidos desde tierra