Ingeniería química

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Ingeniería química

Áreas del saber Termodinámica, fenómenos de transporte, operaciones unitarias, balance de materia y energía, matemáticas, administración, química, metalúrgica, optimización.
Campo de aplicación Control, diseño y optimización de procesos y productos.
Reconocida en Todo el mundo
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La ingeniería química es una rama de la ingeniería, que se encarga del diseño, manutención, evaluación, optimización, simulación, planificación, construcción y operación de todo tipo de elementos en la industria de procesos, que es aquella relacionada con la producción de compuestos y productos cuya elaboración requiere de sofisticadas transformaciones físicas y químicas de la materia.[1]​

La ingeniería química también se enfoca al diseño de nuevos materiales y tecnologías, es una forma importante de investigación y de desarrollo. Además es líder en el campo ambiental, ya que contribuye al diseño de procesos ambientalmente amigables y procesos para la descontaminación del ambiente.[2]​

La ingeniería química se fundamenta en las ciencias básicas como matemática (álgebra lineal o superior, cálculo, ecuaciones diferenciales, métodos numéricos, matemática avanzada), las ciencias básicas de la ingeniería química (termodinámica, fenómenos de transporte, cinética química), y disciplinas aplicadas tales como ingeniería de procesos, diseño de reactores, diseño de equipos para procesos químicos, y procesos de separación. También se van incorporando elementos de ciencias ambientales, biotecnología, ingeniería de alimentos e ingeniería de materiales.

Campos de acción

La ingeniería química implica en gran parte el diseño y el mantenimiento de los procesos químicos para la fabricación a gran escala. Emplean a los ingenieros químicos en esta rama generalmente bajo título de ingeniero de proceso.[3]​ El desarrollo de los procesos a gran escala característicos de economías industrializadas es una hazaña de la ingeniería química, no de la química en su más pura expresión. De hecho, los ingenieros químicos son responsables de la disponibilidad de los materiales de alta calidad modernos que son esenciales para hacer funcionar una economía industrial.[4]​

Por otro lado, la química es la ciencia que estudia (a escala laboratorio) la materia, sus cambios y la energía involucrada. La importancia radica en que todo lo que nos rodea es materia. El ingeniero químico participa de una manera importante en lo relacionado al diseño y la administración de todo el proceso químico a escala industrial que permite satisfacer una necesidad partiendo de materias primas hasta poner en las manos del consumidor un producto final.

La presencia del profesional de la ingeniería química la podemos ver en áreas tales como la producción, control de procesos, control de calidad, seguridad industrial, apoyo técnico-legal, seguridad e higiene, alimentos, cosmético y ecología en donde plantea, diseña, construye, opera y controla unidades para disminuir el impacto contaminante de las actividades humanas.

Aplicaciones

Las aplicaciones que puede realizar un ingeniero químico son variadas; pueden mencionarse las siguientes a modo de ejemplo:

  • Estudios de factibilidad técnico-económica
  • Especificación / Diseño de equipos y procesos
  • Construcción / Montaje de equipos y plantas
  • Control de producción / Operación de plantas industriales
  • Gerencia y administración
  • Control de calidad de productos
  • Compras y comercialización
  • Ventas técnicas
  • Control ambiental
  • Investigación y desarrollo de productos y procesos
  • Capacitación de recursos humanos [5]​

Sectores industriales

Entre los mayores sectores industriales más importantes que emplean a profesionales de la ingeniería química se encuentran:

Diferencia entre la química y la ingeniería química

La diferencia entre la química y la ingeniería química puede ser ilustrada considerando el ejemplo de producir el jugo de naranja. Un químico investiga los componentes moleculares y atómicos de la naranja, las reacciones y las propiedades químicas y fisicoquímicas de la naranja y sus componentes; además busca nuevas opciones para sintetizar los productos y subproductos. El ingeniero químico diseña los equipos para obtener a gran escala los productos y subproductos, garantiza que la calidad de él corresponda a las especificaciones químicas y fisicoquímicas. También, el ingeniero químico diseña nuevos procesos para la mejora de los actuales, debe estudiar los procesos que menos contaminen el ambiente y comprender la termodinámica y las operaciones unitarias de transferencia de cantidad de materia, energía y cantidad de movimiento. Además debe diseñar procesos y equipos que preserven la integridad del personal que los usa mediante estudios de seguridad industrial.

Historia

En 1824, el físico francés Sadi Carnot, en su obra maestra Reflexiones sobre la potencia motríz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar ésta potencia, fue el primero en estudiar la termodinámica de las reacciones de la combustión en motores de vapor. Durante la década de los 1850s, el físico alemán Rudolf Clausius comenzó a aplicar los principios desarrollados por Carnot a los sistemas de productos químicos en lo atómico a escala molecular. Durante los años 1873 a 1876 en la universidad de Yale, el físico matemático estadounidense Josiah Willard Gibbs, fue el primero en dirigir en los Estados Unidos, una serie de tres escritos, desarrolló una metodología matemática basada, en la gráfica, para el estudio de sistemas químicos usando la termodinámica de Clausius. En 1882, el físico alemán Hermann von Helmholtz, publicó un escrito con fundamentos de la termodinámica, similar a Gibbs, pero con una base más electro-química, en la cual él demostró esa medida de afinidad química, es decir la "fuerza" de las reacciones químicas, que es determinada por la medida de la energía libre del proceso de la reacción. Después de estos progresos tempranos, la nueva ciencia de la ingeniería química comenzó a transformarse. Los siguientes hechos demuestran algunos de los pasos dominantes en el desarrollo de la ciencia de la ingeniería química:

  • 1888 - Lewis M. Norton comienza un nuevo plan de estudios en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT): Curso X, Ingeniería Química
  • 1908 - Se funda el Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE).
  • 1919 - Se funda la Universidad de Concepción (Chile), con el inicio de la Escuela de Química Industrial que otorgaba el título de Ingeniero en Química y también el título de Químico analista. (17 de marzo 1919)
  • 1919 - Se crea la Universidad Nacional del Litoral y con ella la Facultad de Química Industrial y Agrícola, Santa Fe, Argentina (actual Facultad de Ingeniería Química (FIQ)), tiempo después que se fundase la Escuela de Química Industrial en la Universidad de Concepción en Chile.
  • 1922 - Se funda la Institución Británica de Ingenieros Químicos (IChemE).
  • 1923 - Se titulan los primeros cuatro Ingenieros Químicos Industriales de Chile y Latinoamérica, en la Universidad de Concepción, Chile.

Como disciplina, en sus orígenes, la ingeniería química era básicamente una extensión de la ingeniería mecánica aplicada a resolver los problemas de fabricación de sustancias y materiales químicos, que era la tarea tradicional de la química industrial. En contraste, la ingeniería química moderna está estructurada alrededor de un sistema de conocimientos propio acerca de fenómenos y procesos vinculados con la producción de sustancias y materiales mediante cambios en las propiedades físicas, químicas, o ambas, de la materia.

Debe tenerse en cuenta que en el campo de la ingeniería química se pueden reconocer tendencias y momentos cruciales que pueden considerarse paradigmáticos.

El primero de ellos data de 1915, cuando en el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) los profesores Walker, Lewis y McAdams le dieron forma al concepto de Operaciones Unitarias como una serie de operaciones comunes a muchos procesos industriales, tales como la transferencia de energía, destilación, flujo de fluidos, filtración, trituración, molienda y cristalización; y que permitió unificar -a la vez que dar sustento científico y leyes generales- a las diversas operaciones y procesos de la naciente Ingeniería Química. Este modelo de las Operaciones Unitarias, que implicaba el estudio de estas operaciones separadas de los procesos industriales específicos, con una forma de abordar y solucionar los problemas de escala industrial fundamentalmente empírico, fue utilizado con éxito durante muchos años.

En 1960 nace el segundo gran paradigma de la ingeniería química con la publicación del libro Fenómenos de Transporte de R. B. Bird, W. E. Stewart y E. N. Lightfoot, que establece un método distinto para el análisis y estudio de los fenómenos físico-químicos, y que busca explicaciones moleculares para los fenómenos macroscópicos. El estudio de los fenómenos de transporte comprende aquellos procesos en los que hay una transferencia o transporte neto de materia, energía o momentum lineal en cantidades macroscópicas, desde el punto de vista microscópico o molecular.

Si bien los dos paradigmas citados han posibilitado la solución de muchos problemas en ingeniería química, hoy comienzan a configurarse desde las ciencias básicas (química, física, biología), fundamentos científicos para estructurar un nuevo enfoque que podría ampliar el horizonte de la ingeniería química y abordar problemas a los que hasta ahora se les han dado soluciones incompletas con métodos empíricos. Así, la Biología Molecular, la Ingeniería Genética y la Ingeniería Molecular (Nanotecnología) aportan conocimientos que pueden ser la base para construir un tercer paradigma de la Ingeniería Química.

Tareas del Ingeniero Químico

Los Ingenieros Químicos están involucrados en todas las actividades que se relacionen con el procesamiento de materias primas (de origen animal, vegetal o mineral) que tengan como fin obtener productos de mayor valor y utilidad. Por lo tanto, pueden desarrollar sus actividades en:

  • Plantas industriales / Empresas Productivas
  • Empresas de construcción y/o montaje de plantas y equipos
  • Empresas proveedoras de servicios técnicos (consultoría, control de calidad, mantenimiento, etc.)
  • Organismos gubernamentales o no gubernamentales de acreditación, control y estándares
  • Instituciones de educación superior
  • Centros de Investigación y Desarrollo (Industriales / Académicos)


Durante la planeación de un proceso de manufactura el ingeniero químico debe: definir los problemas, determinar el objetivo, considerar las limitaciones de tiempo, materiales y costo y, en consecuencia, diseñar y desarrollar la planta de proceso.

Una vez instalado el equipo de proceso, el ingeniero químico permanece con frecuencia en la planta para supervisar y administrar la operación, así como para asegurar el control de calidad y el mantenimiento de la producción.

Por lo tanto, el desarrollo profesional del ingeniero químico comprende los siguientes campos de actividad:

  • Control de procesos, automatización e instrumentación.
  • Informática, programación y manejo de computadoras.
  • Energéticos, fuentes alternas de energía
  • Control de contaminación.
  • Simulación de procesos.
  • Síntesis de procesos.
  • Productividad y calidad.
  • Polímeros, plásticos y cerámicos.
  • Biotecnología.
  • Investigación.
  • Manejo de desechos tóxicos.
  • Administración y ventas.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Helmenstine, Anne Marie. «What Is Chemical Engineering? What Do Chemical Engineers Do?» (en inglés). About.com. Consultado el 1 de mayo de 2014. 
  2. ↑ «What is Chemical Engineering?» (en ingles). Massachusetts Institute of Technology. Consultado el 1 de mayo de 2014. 
  3. ↑ «¿Qué es la Ingeniería Química?». Universidad Simón Bolivar. Consultado el 1 de mayo de 2014. 
  4. ↑ «Chemical Engineering» (en inglés). University of Rhode Island. Consultado el 1 de mayo de 2014. 
  5. ↑ Scodelaro, Federico (28 de junio de 2006). «Actividades del Ingeniero Químico». IngenieriaQuimica.org. Consultado el 5 de mayo de 2014. 

Enlaces externos

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