Ingeniería química desde sus inicios.

JUAN CAMILO AYALA MAYORAL

¿Qué es 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.

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.

Historia de la ingeniería químicaEn 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.

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, logrando la demostración matemática de transición de fase en un sistema monocomponente, conocida como la Relación de Clausius-Clapeyron.

Durante los años 1873 a 1876, el físico matemático Josiah Willard Gibbs, fue el primero en dirigir en los Estados Unidos, una serie de tres escritos desarrollando una metodología matemática, basada en la gráfica, para el estudio de sistemas químicos usando la termodinámica.

En 1882, el físico Hermann von Helmholtz, publicó un escrito con fundamentos de la termodinámica, similar a Gibbs, pero con una base más electroquímica, en la cual 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

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.

Historia de la ingeniería química

Los siguientes hechos demuestran algunos de los pasos dominantes en el desarrollo de la ingeniería química:

1888 - Lewis M. Norton comienza un nuevo plan de estudios en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) denominado Curso X, Ingeniería Química.

1901 - George E. Davis publica el primer Manual del Ingeniero Químico.

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.

Fundamentos de la ingeniería química

La ingeniería química se fundamenta en las ciencias básicas.

Ciencias básicas como matemática (álgebra lineal o superior, cálculo, ecuaciones diferenciales, métodos numéricos, matemática avanzada).

Ciencias básicas de la ingeniería química (termodinámica, fenómenos de transporte,cinética química).

Disciplinas aplicadas (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.

Objetivos de la ingeniería química

Los objetivos formativos en Ingeniería Química Industrial se dirigen a alcanzar el conocimiento en diseño de procesos y productos, incluyendo la concepción, cálculo, análisis, construcción, puesta en marcha y operación de equipos e instalaciones donde se efectúen procesos con cambios de composición, de estado o de contenido energético, característicos de la industria química y de otros sectores relacionados como el farmacéutico, biotecnológico, alimentario o medioambiental. El objetivo general de estos estudios es formar profesionales competentes que puedan aplicar métodos científicos y técnicos para plantear y solucionar problemas de aplicación industrial; concebir y desarrollar proyectos; asegurar la calidad y fomentar la innovación e investigación tecnológica, en el marco del código ético de la profesión.

Estos objetivos genéricos puede concretarse en los siguientes objetivos específicos:

Desarrollar habilidades interpersonales que permitan incrementar sus cualidades de liderazgo y dirección.

Fomentar la naturaleza interdisciplinar de la actividad profesional del Ingeniero Químico.

Diseñar, operar y gestionar equipos y procesos que involucran el aprovechamiento de la materia y energía de origen biológico.

Poseer una adecuada capacidad de comunicación verbal y escrita, tanto en español como en inglés que permita un enfoque nacional o internacional de su actividad.

Prevenir y resolver problemas de contaminación, aprovechamiento y tratamiento de residuos, aplicando políticas de producción limpia.

Aceptar los compromisos, asumiendo con responsabilidad y honestidad el trabajo individual y en grupo.

Campos de acciónLa ingeniería química implica el diseño y el mantenimiento de los procesos químicos para la fabricación a gran escala. Los ingenieros químicos son responsables de la disponibilidad de los materiales de alta calidad que son esenciales para hacer funcionar una economía industrial.

Por otro lado, la química es la ciencia que estudia 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.

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

Aplicaciones de la ingeniería química

La manufactura de farmacéuticos ,

Cuidado de la salud,

Diseño y construcción, pulpa y papel,

Procesamiento de alimentos,

Procesamientos de productos químicos,

Microelectrónica, electrónica,

Polímeros y materiales avanzados,

Administración y servicios de negocios,

Biotecnología,

Cuidado del ambiente y,

Seguridad en las industrias entre otros.

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

Industria química / Petroquímica

Gas y petróleo / Refinerías

Alimentos y bebidas / Biotecnología

Siderúrgica / Metalúrgica / Automotriz

Materiales / Polímeros / Plásticos

Generación de energía

Otras (farmacéutica, textil, papelera, minera, etc.)

Fenómenos de transporte y reactores químicos

Desde 1910, el trabajo de Haber-Bosh, había demostrado la importancia del trabajo en conjunto de la ingeniería mecánica y la química aplicada para el diseño de procesos químicos industriales a gran escala. A principio de los años 50, se consolidó la ingeniería de las reacciones como parte fundamental del desarrollo de la ingeniería química.

En 1960, nace un nuevo paradigma de la ingeniería química con la publicación del libro Fenómenos de transporte de R. B. Bird, W. E. Stewart y E. N. Lightfoot 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 cantidad de movimiento (Leyes de Newton), transferencia de calor (Leyes de Fourier) y transferencia de masa (Leyes de Fick).

Tareas del ingeniero químico Los Ingenieros Químicos están involucrados en todas las actividades que se relacionen con el procesamiento de materias primas que tengan como fin obtener productos de mayor valor y utilidad. Por lo tanto, pueden desarrollar sus actividades en:

Plantas industriales

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 planificación de un proceso de manufactura el ingeniero químico debe definir los problemas, determinar el objetivo, considerar las limitaciones de tiempo, materiales y costo y, 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.

Tareas del ingeniero químico

Simulación de procesos.

Síntesis de procesos.

Productividad y calidad.

Polímeros, plásticos y cerámicos.

Biotecnología.

Investigación.

Manejo de desechos tóxicos.

Administración y ventas.

Tareas del ingeniero químico

Operaciones unitarias Es cada una de las acciones necesarias de transporte, adecuación y/o tranformación de las materias implicadas en un proceso químico.

En general un proceso químico puede descomponerse en una secuencia de diagramas de bloques. Los procesos químicos en general y cada operación unitaria en particular tienen como objetivo el modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines. Este cambio puede realizarse por tres caminos: - Modificando su masa o composición (separación de fases, mezcla, reacción química). - Modificando el nivel o calidad de la energía que posee (enfriamiento, vaporización, aumento de presión, ...). - Modificando sus condiciones de movimiento (aumentando o disminuyendo su velocidad o su dirección).

Bibliografía-Webgrafía https://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_Qu%C3%ADmica

Objetivos: http://cms.ual.es/UAL/estudios/grados/objetivos/GRADO4410

Aplicaciones: http://iq.unsaac.edu.pe/qsomos/campos.php

Operaciones unitarias: https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090220171114AAAJmYB