Inxeniería química

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Plantía:Ficha d'inxeniería

La inxeniería química ye una caña de la inxeniería, que s'encarga del diseñu, mantención, evaluación, optimización, simulación, planificación, construcción y operación de too tipu d'elementos na industria de procesos, que ye aquella rellacionada cola producción de compuestos y productos que la so ellaboración rique de sofisticaes tresformamientos físiques y químiques de la materia.[1]

La inxeniería química tamién s'enfoca al diseñu de nuevos materiales y teunoloxíes, ye una forma importante d'investigación y de desenvolvimientu. Amás ye líder nel campu ambiental, yá que contribúi al diseñu de procesos ambientalmente amigables y procesos pa la descontaminación del ambiente.[2]

La inxeniería química encontar nes ciencies básiques como matemática (álxebra llineal o superior, cálculu, ecuaciones diferenciales, métodos numbéricos, matemática avanzada), les ciencies básiques de la inxeniería química (termodinámica, fenómenos de tresporte, cinética química), y disciplines aplicaes tales como inxeniería de procesos, diseñu de reactores, diseñu d'equipos pa procesos químicos, y proceso de separación. Tamién se van incorporando elementos de ciencies ambientales, biotecnoloxía , inxeniería alimentaria y inxeniería de materiales .

Etimoloxía[editar | editar la fonte]

George Y. Davis, fundador

En 1996, un artículu escritu pa la revista British Journal for the History of Science cita a James F. Donnelly en relación cola inxeniería química y cola producción de ácidu sulfúrico. Sicasí, suelse mentar como'l primer inxenieru químicu y ceador del términu a George Y. Davis (supervisor de plantes industriales, químicu y profesor de la (Universidá de Mánchester) onde per primer vegada ufiertó 12 cursos rellacionaos colos procesos químicos y convocó a la formación d'esti nuevu oficiu. En 1901, publicó'l Manual del inxenieru químicu (Handbook of Chemical Engineering), consideráu'l primer testu del oficiu.[3]

Oxetivos[editar | editar la fonte]

AIChE, American Institute of Chemical Engineers

Según la Constitución del American Institute of Chemical Engineers, "la inxeniería química ye l'oficiu na cual la conocencia de la matemática, química y otres ciencies básiques (ganaos pol estudiu, esperiencia y práutica) ye aplicáu con xuiciu pa desenvolver maneres económiques d'usar materiales y enerxía pal beneficiu de la humanidá". Por ello, l'oxetivu de la inxeniería química difier de les ciencies pures como la química o la bioloxía, onde l'enfoque ye l'estudiu de fenómenos científicos. Un inxenieru d'otres cañes enfocaríase, d'alcuerdu al so campu, nos elementos pa la producción, sían los equipos mecánicos arreyaos, elementos electrónicos, los equipos de tresmisión y xeneración d'enerxía eléctrica, xestión d'operaciones arreyaes nel procesu industrial, sistemes d'información remanaos. L'inxenieru químicu arreyar na creación, diseñu, meyora y usu d'equipos, procesos, materiales, enerxía ya información, siempres pa llograr un oxetivu, que ye producir productos y servicios so les premises: calidá, de manera integra y segura, facedera técnicu-económicamente, respetando al ambiente, sobre sólides bases científiques que llogren procesos replicables y fiables, siempres pal beneficiu de la humanidá.[4]

Campos d'acción[editar | editar la fonte]

La inxeniería química implica'l diseñu y el caltenimientu de los procesos químicos pa la fabricación a gran escala. Empleguen a los inxenieros químicos nesta caña xeneralmente so títulu d'inxenieru de procesu.[5] El desenvolvimientu de los procesos a gran escala característicos d'economíes industrializaes ye una fazaña de la inxeniería química, non de la química na so más pura espresión. Los inxenieros químicos son responsables de la disponibilidad de los materiales d'alta calidá que son esenciales pa faer funcionar una economía industrial.[6]

Per otru llau, la química ye la ciencia qu'estudia la materia, los sos cambeos y la enerxía arreyada. La importancia anicia en que tou lo que nos arrodia ye materia. L'inxenieru químicu participa d'una manera importante en rellacionar al diseñu y l'alministración de too el procesu químicu a escala industrial que dexa satisfaer una necesidá partiendo de materies primes hasta poner nes manos del consumidor un productu final.

La presencia del profesional de la inxeniería química ver n'árees tales como la producción, control de procesos, control calidable, seguridá industrial, sofitu técnicu-llegal, seguridá ya hixene, alimentos, cosméticos y ecoloxía onde plantega, diseña, constrúi, opera y controla unidaes pa menguar l'impactu contaminante de les actividaes humanes.[7]

Exemplu de sistema de control, tanque de solmenáu continuu.

Aplicaciones[editar | editar la fonte]

Les aplicaciones que puede realizar un inxenieru químicu son diverses, por casu:

especificación / diseño / control d'equipos y proceso

  • construcción / montaxe d'equipos y llantes
  • control de producción / operación de plantes industriales
  • control calidable de productos
  • merques y comercialización
  • vientes técniques
  • control ambiental
  • investigación y desenvolvimientu de productos y proceso
  • capacitación de recursos humanos[8]
BASF, Planta Química en Portsmouth, Virginia, Estaos Xuníos.

Sectores industriales[editar | editar la fonte]

Ente los sectores industriales más importantes qu'empleguen a profesionales de la inxeniería química atópense los siguientes:

Historia[editar | editar la fonte]

Máquina de Carnot, procedimientu pa producir trabayu a partir de dos focos de temperatura. Los principios físicos asociaos a la termodinámica, empecipiaos por Sadi Carnot, constitúin una de les principales bases de la inxeniería química

En 1824, el físicu francés Sadi Carnot, na so obra maestra Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur -yos machines propres à développer cette puissance (Reflexones sobre la potencia motriz del fueu y sobre les máquines fayadices pa desenvolver ésta potencia), foi'l primeru n'estudiar la termodinámica de les reacciones de la combustión en motores de vapor, revolucionando la inxeniería como yera conocida.[10] Mientres la década de los 1850s, el físicu alemán Rudolf Clausius empezó a aplicar los principios desenvueltos por Carnot a los sistemes de productos químicos no atómicu a escala molecular, llogrando la demostración matemática de transición de fase nun sistema monocomponente, conocida como la Relación de Clausius-Clapeyron.[11] Mientres los años 1873 a 1876 na universidá de Yale, el físicu matemáticu estauxunidense Josiah Willard Gibbs, foi'l primeru en dirixir nos Estaos Xuníos, una serie de trés escritos desenvolviendo una metodoloxía matemática, basada na gráfica, pal estudiu de sistemes químicos usando la termodinámica de Clausius. En 1882, el físicu alemán Hermann von Helmholtz, publicó un escritu con fundamentos de la termodinámica, similar a Gibbs, pero con una base más electroquímica, na cual demostró esa midida d'afinidá química, ye dicir la "fuerza" de les reacciones químiques, que ye determinada pola midida de la enerxía llibre del procesu de la reacción. Dempués d'estos progresos tempranos, la nueva ciencia de la inxeniería química empezó a tresformase. Los siguientes fechos demuestren dalgunos de los pasos dominantes nel desenvolvimientu de la inxeniería química:

Primer grupu d'inxenieros químicos, cursu X, del Institutu de Teunoloxía de Massachusetts (MIT).
  • 1888 - Lewis M. Norton empieza un nuevu plan d'estudios nel Institutu de Teunoloxía de Massachusetts (MIT) denomináu Cursu X, Inxeniería Química.
  • 1901 - George Y. Davis publica'l primer Manual del Inxenieru Químicu.
  • 1908 - Fúndase l'Institutu Americanu d'Inxenieros Químicos (AIChE).
  • 1919 - Fúndase la Universidá de Concepción (Chile), col entamu de la Escuela de Química Industrial qu'otorgaba'l títulu d'Inxenieru en Química y tamién el títulu de Químicu analista. (17 de marzu de 1919)
  • 1919 - Créase la Universidá Nacional de la Mariña y colla la Facultá de Química Industrial y Agrícola, Santa Fe, Arxentina (actual Facultá d'Inxeniería Química (FIQ), tiempu dempués que se fundara la Escuela de Química Industrial na Universidá de Concepción en Chile.
  • 1922 - Fúndase la Institución Británica d'Inxenieros Químicos (IChemE).
  • 1923 - Titúlense los primeros cuatro Inxenieros Químicos Industriales de Chile y Llatinoamérica, na Universidá de Concepción, Chile.

Como disciplina, nos sos oríxenes, la inxeniería química yera básicamente una estensión de la inxeniería mecánica aplicada a resolver los problemes de fabricación de sustances y materiales químicos, que yera la xera tradicional de la química industrial. En contraste, la inxeniería química moderna ta estructurada alredor d'un sistema de conocencies propiu alrodiu de fenómenos y procesos venceyaos cola producción de sustances y materiales por aciu cambeos nes propiedaes físiques, químiques, o dambes, de la materia.

Tien De tenese en cuenta que nel campu de la inxeniería química pueden reconocese enclinos y momentos cruciales que pueden considerase paradigmáticos.

Operaciones unitaries[editar | editar la fonte]

Destilación, un tipu d'operación unitaria

El primeru d'ellos data de 1915, cuando nel Institutu Teunolóxicu de Massachusetts (MIT) el profesores Walker, Lewis y McAdams diéron-y forma al conceutu de Operaciones unitaries como una serie d'operaciones comunes a munchos procesos industriales, tales como la tresferencia d'enerxía, destilación, fluxu de fluyíos, filtración, trituración, molienda y cristalización; y que dexó unificar -al empar que dar sustentu científicu y lleis xenerales- a les diverses operaciones y procesos de la naciente Inxeniería Química. Esti modelu de les Operaciones Unitaries, qu'implicaba l'estudiu d'estes operaciones separaes de los procesos industriales específicos, con una forma d'encetar y solucionar los problemes d'escala industrial fundamentalmente empíricu, foi utilizáu con ésitu mientres munchos años.[12]

Fenómenos de tresporte y reactores químicos[editar | editar la fonte]

Centru de Desenvolvimientu Teunolóxicu Shell, Ámsterdam.[13]

Yá dende 1910, el trabayu de procesu d'Haber Haber-Bosh demostrara la importancia del trabayu en xunto de la inxeniería mecánica y la química aplicada pal diseñu de procesos químicos industriales a gran escala. A principiu de los años 50, sol impulsu del Centru de desenvolvimientu de Shell Ámsterdam y de la Universidá Técnica de Delft, consolidóse la inxeniería de les reacciones como parte fundamental del desenvolvimientu de la inxeniería química.[14]

En 1960, naz un nuevu paradigma de la inxeniería química cola publicación del llibru Fenómenos de tresporte de R. B. Bird, W. Y. Stewart y Y. N. Lightfoot establez un métodu distintu pal analís y estudiu de los fenómenos físicu-químicos, y que busca esplicaciones moleculares pa los fenómenos macroscópicos. L'estudiu de los fenómenos de tresporte entiende aquellos procesos nos qu'hai una tresferencia o tresporte netu de cantidá de movimientu (Lleis de Newton), tresferencia de calor (Ley de Fourier) y tresferencia de masa (Lleis de Fick). Por aciu l'analís físicu-matemáticu, foi posible implementar les bases pal diseñu na inxeniería química, por aciu un analís de materia, enerxía o momentum llineal dende'l puntu de vista microscópicu o molecular.[15]

Producción en masa, inxeniería de procesos[editar | editar la fonte]

Producción industrial de quesos

Col aumentu de la población mundial, foi necesariu l'aumentu de la producción a un menor costo, tanto enerxéticu, materiales y recursos financieros. La ellaboración de nuevos procesos pa la producción de fármacos, alimentos, agua potable, enerxía, motivó al desenvolvimientu y especialización de la inxeniería química en diverses árees y asina diseñar, controlar y caltener procesos y asina cumplan diches necesidaes y estándares calidable. D'esta forma surde un nuevu paradigma dientro de la inxeniería química denomináu inxeniería de procesos.[16] Al empar surden diverses especializaciones referentes a la área farmacéutica, área de alimentos, área enerxética, área de tratamientu d'agües, área de costos, área de calidá, ente otros.

Nuevos conceutos y Sistemes Automatizados, Inxeniería de Control de Procesos[editar | editar la fonte]

Nel añu 1968, la empresa General Motors llogró incluyir nes sos llinies de producción sistemes automáticos de control, amenorgando los tiempos de caltenimientu y aumentando la producción. Tou gracies a la innovación de la empresa Bedford Associates, proponiendo l'usu d'un Controladores Lóxicos Programables, ya introduciendo el primera PLC comercial denomináu MODICON 084. Yera cuestión de tiempu por que diches teunoloxíes fueren aplicaes na Industria Químico favoreciendo'l surdimientu de la Inxeniería n'automatización y control industrial enfocáu a la Industría Química y de Procesos. Por aciu l'usu de Sistemes de Control Intelixente, Sistemes Automatizados, Control Dixital, Sistemes Instrumentados y d'Alquisición de Datos, surdió la nueva necesidá d'implementar diches teunoloxíes na Industria Químico, p'aumentar la capacidá de producción y amenorgando aquellos fora d'especificación.


Xeres del inxenieru químicu[editar | editar la fonte]

Los inxenieros químicos tán arreyaos en toles actividaes que se rellacionen col procesamientu de materies primes (d'orixe animal, vexetal o mineral) que tengan como fin llograr productos de mayor valor y utilidá. Poro, pueden desenvolver les sos actividaes en:

  • Plantes industriales
  • Empreses de construcción y/o montaxe de plantes y equipo
  • Empreses provisores de servicios técnicos (consultoría, control calidable, caltenimientu, etc.)
  • Organismos gubernamentales o non gubernamentales de acreditación, control y estándares
  • Instituciones d'educación cimera *

Centros d'investigación y desenvolvimientu (industriales / académicos)

Mientres la planificación d'un procesu de manufactura l'inxenieru químicu debe: definir los problemes, determinar l'oxetivu, considerar les llimitaciones de tiempu, materiales y costo y, arriendes d'ello, diseñar y desenvolver la planta de procesu.

Una vegada instaláu l'equipu de procesu, l'inxenieru químicu permanez con frecuencia na planta pa supervisar y alministrar la operación, según p'asegurar el control calidable y el caltenimientu de la producción.

Poro, el desenvolvimientu profesional del inxenieru químicu entiende los siguientes campos d'actividá:

  • Control de procesos, automatización ya instrumentación.
  • Informática, programación y manexu d'ordenadores.
  • Enerxéticos, fontes alternes d'enerxía
  • Control de contaminación.
  • Simulación de procesos.
  • Síntesis de procesos.
  • Productividá y calidá.
  • Polímeros, plásticos y cerámicos.
  • Biotecnoloxía.
  • Investigación.
  • Manexu de refugayes tóxiques.
  • Alministración y vientes.

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

  1. «What Is Chemical Engineering? What Do Chemical Engineers Do?» (inglés). About.com. Consultáu'l 1 de mayu de 2014.
  2. «What is Chemical Engineering?» (inglés). Massachusetts Institute of Technology. Consultáu'l 1 de mayu de 2014.
  3. «George Y. Davis. Courtesy "Chemistry & Industry" (1981).» (inglés). Chemical Heritage Foundation. Consultáu'l 15 de xunu de 2014.
  4. «AIChE Constitution» (inglés). AlChE (17 de xineru de 2003). Consultáu'l 8 de xunu de 2014.
  5. «¿Qué ye la Inxeniería Química?». Universidá Simón Bolívar. Archiváu dende l'orixinal, el 27 de marzu de 2014. Consultáu'l 1 de mayu de 2014.
  6. «Chemical Engineering» (inglés). University of Rhode Island. Consultáu'l 1 de mayu de 2014.
  7. «Chemical Engineering in action» (inglés). Consultáu'l 21 de mayu de 2014.
  8. «Actividad del inxenieru químicu». IngenieriaQuimica.org (28 de xunu de 2006). Consultáu'l 5 de mayu de 2014.
  9. «Chemical Engineering: Industry Sector Overview» (inglés). Target Jobs Engineering (27 de xunu de 2013). Consultáu'l 2 d'agostu de 2014.
  10. (1824) Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur -yos machines propres à développer cette puissance. Paris: Bachelier.
  11. Clausius, R.. «Ueber die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen [On the motive power of heat and the laws which can be deduced therefrom regarding the theory of heat]» (en alemán). Annalen der Physik 155. doi:10.1002/andp.18501550403. Bibcode1850AnP...155..500C. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15164w/f518.image. 
  12. «Arthur D. Little, William H. Walker, and Warren K. Lewis». Chemistry in history. Chemical Heritage Foundation. Consultáu'l 2 d'agostu de 2014.
  13. «Shell Global Research Centres». Research Centres. Shell Global. Consultáu'l 2 d'agostu de 2014.
  14. «Ingeniería Química: Hestoria y Evolución». Universidá Rafael Urdaneta (16 de setiembre de 2011). Consultáu'l 1 d'agostu de 2014.
  15. "Thomas, William J. "Introduction to Transport Phenomena." Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 2000.
  16. "Okawa, Kohei. "Chapter 1: Information Entropy / Chemical Engineering: a new perspective" Elsevier, Tokio Institute of Technology, 2007

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]


Ingeniería química