Tras más de una década de rápido desarrollo, la industria del cemento ha entrado en una nueva etapa histórica, alcanzando niveles de producción sin precedentes. 
¿Cómo lograr el liderazgo en el mercado en la nueva normalidad, caracterizada por una sobreoferta de capacidad y una competencia extremadamente intensa? ¡Lo primero es familiarizarse con los desafíos que enfrenta la industria del cemento! 
Desea comprender la dirección del desarrollo del cemento. 
Mantener la rentabilidad de la empresa 
Optimizar la estructura energética, reducir el consumo de energía por tonelada de cemento y disminuir los costos energéticos. 
Mejorar la gestión, aumentar la eficiencia de producción y reducir los costos variables. 
Prolongar el ciclo de vida de la inversión fija para diluir los costos fijos por tonelada de cemento. 
Mejorar la calidad de los productos para ganar credibilidad en el mercado. 
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, proteger la seguridad del personal y del medio ambiente, y cumplir con la responsabilidad social empresarial. 
Podemos ayudarle a alcanzar sus objetivos. 
Como proveedor especializado de productos inteligentes para el control de motores, Powtran Technology combina su experiencia en manufactura inteligente, distribución y automatización, control de procesos y gestión de la eficiencia energética para ofrecer a los usuarios del sector del cemento soluciones integrales de alta calidad. 

No solo satisfará sus necesidades de producción y resolverá a la perfección los problemas de ingeniería y mantenimiento, sino que también dotará a su producción de las alas de la automatización e informatización, haciendo que su fábrica sea más saludable, más inteligente y más eficiente. Así, podrá dedicar más energía a sus áreas comerciales principales y alcanzar sus objetivos con mayor facilidad. 
 

> 150 Más de 150 países cuentan con una industria del cemento. 
El número uno del mundo En 2018, la producción china de cemento fue de 2.184 millones de toneladas, ocupando el primer lugar en el mundo y representando más del 60% de la producción mundial total; ¡esto equivale a 33,5 veces la cifra de 65,24 millones de toneladas registrada en 1978! 
Flujo de proceso y planes de renovación para sistemas de cemento 

1) Introducción al proceso de producción de cemento 
La producción de cemento comprende principalmente los siguientes procesos clave: trituración, almacenamiento y prehomogeneización, molienda, homogeneización y almacenamiento de la cruda, calcinación y molienda final del cemento. La molienda se realiza en un cilindro metálico equipado con una robusta protección interna de metal; este cilindro contiene numerosas bolas de acero en forma esférica. A medida que el molino gira, estas bolas de acero trituran la materia prima hasta convertirla en partículas pequeñas, las cuales se denominan crudo. 

La calcinación consiste en que, tras la homogeneización, el material crudo se transporta mediante un sistema de ciclones llamado precalentador, donde sufre un tratamiento térmico gradual hasta alcanzar una temperatura de 900℃. A continuación, el material entra en un horno rotativo, donde se somete a un proceso de cocción. El horno tiene una longitud de entre 50 y 150 metros y un diámetro de entre 3 y 50 metros; sus paredes internas están revestidas con ladrillos refractarios. Gracias al movimiento giratorio del horno y a la acción de su mecanismo de accionamiento, el material avanza hacia la salida mientras su temperatura aumenta hasta los 1400℃. Durante este proceso, que tiene lugar en el interior del horno, el material crudo se transforma en un sólido duro en forma de gránulos, conocido como clínker. El clínker es el componente principal del cemento, y determina la calidad del producto final. El cemento, como producto terminado, es una finísima polvora que debe cumplir ciertas exigencias en cuanto a la mezcla de clínker, yeso y diversos materiales naturales y artificiales (como por ejemplo, cenizas volcánicas). La molino de cemento es similar al molino de material crudo; en él se controla estrictamente y se monitorea constantemente la mezcla de materias primas, así como la variedad de cemento y, sobre todo, el nivel de resistencia a la compresión, que depende de la composición química del clínker, de la duración del molido y de la incorporación o no de diversos aditivos. Su diagrama de flujo de proceso se muestra en la figura adjunta. 
 

2) Plan de renovación 
(1) Estado de funcionamiento del ventilador 
En general, el método de regulación de los ventiladores de horno vertical de baja presión es la regulación mediante compuertas de aire; en cuanto a los ventiladores Roots, la regulación del suministro de aire se realiza mediante la regulación de la extracción de aire o la regulación del retorno de aire; y en los ventiladores centrífugos, la regulación del suministro de aire se efectúa mediante la regulación de las válvulas de entrada. En condiciones normales de operación, la apertura de estas válvulas ronda entre el 70% y el 90%, lo que implica que una parte significativa del caudal de aire se desperdicia. El sistema de soplado se diseña considerando la máxima demanda de aire (la condición de máxima carga más una reserva); igualmente, las condiciones de operación de los ventiladores sopladores se basan en esta misma premisa (es decir, se calcula según la máxima demanda de aire de cada unidad individual). Sin embargo, en la práctica, muchas veces resulta necesario ajustar los ventiladores según las condiciones reales de operación. La metodología tradicional para realizar estos ajustes consiste en abrir y cerrar compuertas de aire, lo cual aumenta las pérdidas por estrangulamiento en el sistema de suministro de aire. Además, al arrancar los ventiladores, se produce una corriente de arranque elevada, y la regulación del propio sistema es por etapas, con una velocidad de ajuste lenta, lo que limita considerablemente su capacidad para reducir pérdidas y mantiene todo el sistema en un estado inestable y fluctuante. Por otro lado, instalando un dispositivo de ahorro energético en el ventilador de impulsión, se podrán resolver definitivamente estos problemas, logrando así un funcionamiento más suave y estable del sistema, además de permitir recuperar la inversión mediante la eficiencia energética obtenida gracias a la variación de frecuencia. 

(2) Según la experiencia general en el uso de ventiladores, en estado de operación a frecuencia industrial (AC 380 V/50 Hz), la carga de los ventiladores que regulan el caudal de aire mediante compuertas (válvulas de aire) oscila entre el 15% y el 100%. Cuanto menor sea la carga, mayor será la pérdida por estrangulamiento en la compuerta (válvula de aire), y menor será la eficiencia del ventilador. En cambio, al pasar a un sistema de regulación por variador de frecuencia, prácticamente desaparece la pérdida por estrangulamiento en la compuerta; además, al emplear el variador de frecuencia con una función de arranque suave, se elimina también la corriente de arranque brusco. Esto permite aumentar el factor de seguridad en sistemas eléctricos de fábricas con capacidad de suministro limitada. 

(3) El sistema de suministro de aire con variador de frecuencia reformado añade un circuito de variador de frecuencia en paralelo al sistema de suministro de aire original, manteniendo así el sistema anterior. Esto forma un sistema de control con dos circuitos intercambiables. El dispositivo de regulación del variador de frecuencia se instala en la parte superior del horno, y mediante la regulación de la velocidad del motor (ventilador) se ajusta el caudal de aire durante la sinterización. Características: 

El ahorro de energía es excelente. Dado que la potencia consumida por el motor es proporcional al cubo de su velocidad de rotación, tras la modificación, el motor puede operar la mayor parte del tiempo entre 35 y 43 Hz aproximadamente para satisfacer la demanda de caudal de aire, logrando así una tasa de ahorro energético superior al 25%. 
Cuenta con función de arranque suave, lo que reduce la intensidad de la carga, prolonga la vida útil del equipo, disminuye la corriente de arranque, mejora el factor de seguridad en el uso de la electricidad y reduce la capacidad de la red eléctrica. 
La precisión, la puntualidad y la conveniencia en la regulación del caudal de aire son exactas. 

 

Sistema de selección de polvo de cemento 
El principio de funcionamiento consiste en ajustar la velocidad de giro de la clasificadora y del ventilador de clasificación según el grado de cemento producido, con lo cual se seleccionan productos de cemento con distintas finuras. En las clasificadoras antiguas, era necesario ajustar el número y el ángulo de las aspas del ventilador; tras realizar pruebas comparativas, se lograba alcanzar la finura de clasificación requerida. El sistema nuevo de clasificación se divide en dos partes: la clasificadora propiamente dicha y el ventilador de clasificación. La clasificadora está equipada con un motor de deslizamiento (regulación electromagnética de velocidad), mientras que el ventilador de clasificación regula el caudal de aire mediante el ajuste del ángulo de las aletas deflectoras. Ambos sistemas presentan desventajas tales como procesos operativos complejos, baja precisión en los ajustes y desperdicio de energía eléctrica. En particular, los motores de deslizamiento no solo consumen mucha electricidad, sino que, debido al entorno altamente polvoriento propio de la fabricación de cemento, presentan una tasa de averías especialmente alta, requiriendo reparaciones frecuentes y difíciles. Tras la modernización mediante variadores de frecuencia, tanto los sistemas antiguos como los nuevos permiten ajustar el motor a una velocidad específica para obtener partículas de la finura deseada, logrando así un ahorro energético significativo y asegurando la selección precisa de partículas a una velocidad determinada. Además, esta modificación permite una producción continua y automatizada. Esto no solo eleva la eficiencia laboral, sino que también reduce la intensidad del trabajo, obteniendo beneficios globales evidentes. El análisis realizado tras la modernización en una determinada fábrica de cemento se muestra en la Tabla 2. 
 

Sistema de descarga de horno de máquina 
Para lograr el equilibrio entre la carga, el suministro de aire y la descarga durante el proceso de sinterización del cemento, los hornos verticales suelen utilizar motores de deslizamiento (motores electromagnéticos con regulación de velocidad) como fuente de energía para los dispositivos de descarga tipo plataforma giratoria. Sin embargo, estos motores no cumplen con los niveles de protección requeridos en los entornos de producción de cemento, y además, a igualdad de velocidad de salida, consumen aproximadamente un 20% más de potencia que los motores asíncronos. Además, al reducir la velocidad, la eficiencia de los motores de deslizamiento disminuye aún más, aumentando su consumo energético en comparación con los motores asíncronos. Por ello, al sustituir la regulación por deslizamiento por un sistema de variadores de frecuencia, se superan las deficiencias mencionadas anteriormente; el rendimiento de regulación es considerablemente superior al de los motores con regulación por deslizamiento, lo que permite ahorrar energía y reducir significativamente los costos de mantenimiento. Actualmente, esta solución se ha extendido ampliamente en la industria, y numerosas empresas, como la Sociedad Limitada de Cemento, han realizado conversiones a variadores de frecuencia en sus procesos de descarga. Los resultados de ahorro energético se muestran en la Tabla 3. 
 

Sistema de formación de bolas 
 

El proceso de formación de bolas a partir de materia prima cruda es uno de los procesos clave que influyen en la calidad de la sinterización del clínker de cemento; entre ellos, la proporción de agua y materia prima afecta directamente la calidad de la formación de las bolas. Tras la implementación de un variador de frecuencia, es posible ajustar sin escalones la velocidad de la bomba de prellenado para la formación de bolas mediante el seguimiento continuo de la cantidad de materia prima suministrada, logrando así un control en bucle cerrado completamente automatizado. La combinación estable de materia prima y agua garantiza un excelente rendimiento en la formación de bolas, mejorando considerablemente la calidad de la sinterización del cemento. 

Sistema de alimentación homogeneizada para materias primas 
Tras la modificación con un variador de frecuencia, todos los motores de alimentación en las bocas de alimentación se controlan mediante un variador de frecuencia para lograr una regulación continua de la velocidad, garantizando una alimentación proporcional y mejorando así el efecto de homogeneización. 

Otros dispositivos 
Secadoras, ventiladores de secado, trituradoras y otros motores con regulación por deslizamiento, tras análisis y comparación, tras la transformación a frecuencia variable pueden lograr una tasa de ahorro energético superior al 20%. 
La aplicación de la tecnología de variadores de frecuencia en la industria del cemento no solo permite ahorrar energía, reducir el trabajo de reparación y mantenimiento, y disminuir los costos de producción de cemento, sino que también estabiliza los procesos, mejorando así la calidad del cemento. La utilización de la tecnología de variadores de frecuencia en equipos electromecánicos y líneas de producción de diversos sectores se ha convertido en una necesidad inevitable para el desarrollo productivo de las empresas. Cada vez más empresas reconocen la ventaja competitiva que les aporta la implementación de esta tecnología, por lo que están llevando a cabo conversiones a variadores de frecuencia de sus equipos tradicionales, lo cual impulsa su desarrollo empresarial. Esto no solo eleva la eficiencia de los equipos y cumple con los requisitos de los procesos productivos, sino que además reduce considerablemente los gastos de mantenimiento y reparación de los equipos, así como los tiempos de parada de producción. Los beneficios económicos, tanto directos como indirectos, son claramente evidentes. 
La inversión inicial en equipos generalmente se recupera por completo en un período de producción que va de 9 a 16 meses. 
3) Aplicación en líneas de producción de cemento por el método seco nuevo 
En las nuevas líneas de producción de cemento por el método seco, al utilizar directamente variadores de frecuencia o economizadores energéticos para motores, se adoptan medidas de ahorro energético y reducción del consumo desde el inicio, con resultados muy evidentes.

Según estimaciones conservadoras, con una tasa de ahorro energético del 25 % y una producción anual de 300 días a razón de 24 horas diarias, los ahorros energéticos y en costos eléctricos serán los siguientes (en condiciones normales de funcionamiento, se considera un 80 % de la potencia nominal): 
Ahorro de electricidad: 1559 × 80% × 25% × 24 = 7483 (kWh) por día 
7483 × 30 = 224.496 (kWh) al mes 
224.486 (kWh) por mes × 10 meses (300 días) = 2.244.860 (kWh) por año 
Si se calcula cada kilovatio-hora a 0,50 yuanes, el ahorro anual en electricidad será: 2.244.860 × 0,5 = 1.122.430 yuanes, es decir, un ahorro anual de 1,1 millones de yuanes. 
La industria del cemento es un sector de alto consumo energético, alta contaminación y bajo valor añadido. Contamos con una amplia gama de soluciones en inteligencia manufacturera que pueden ayudarle a realizar una transformación moderna, mejorar significativamente su competitividad y lograr un desarrollo sostenible.