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OperacionesUnitarias'Jesus Gomez
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11/1/2016 Ingeniería química Wikipedia, la enciclopedia libre
https://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_qu%C3%ADmica 1/8
Ingeniería química
Refinería de Repsol YPF en la Pobla de Mafumet,Tarragona
Áreas del saber
Termodinámica, fenómenos detransporte, operaciones unitarias,balance de materia y energía,matemáticas, administración,química, metalúrgica,optimización.
Campo deaplicación
Control, diseño y optimizaciónde procesos y productos,operación de plantas químicas.
Reconocida en Todo el mundo
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Ingeniería químicaDe Wikipedia, la enciclopedia libre
La ingeniería química es una rama de la ingeniería,que se encarga del diseño, manutención, evaluación,optimización, simulación, planificación, construcción yoperación de todo tipo de elementos en la industria deprocesos, que es aquella relacionada con la producciónde compuestos y productos cuya elaboración requierede sofisticadas transformaciones físicas y químicas dela materia.1
La ingeniería química también se enfoca al diseño denuevos materiales y tecnologías, es una formaimportante de investigación y de desarrollo. Además eslíder en el campo ambiental, ya que contribuye aldiseño de procesos ambientalmente amigables yprocesos para la descontaminación del ambiente.2
La ingeniería química se fundamenta en las cienciasbásicas como matemática (álgebra lineal o superior,cálculo, ecuaciones diferenciales, métodos numéricos,matemática avanzada), las ciencias básicas de laingeniería química (termodinámica, fenómenos detransporte, cinética química), y disciplinas aplicadastales como ingeniería de procesos, diseño de reactores,diseño de equipos para procesos químicos, y procesosde separación. También se van incorporando elementosde ciencias ambientales, biotecnología , ingeniería de alimentos e ingeniería de materiales .
Índice
1 Etimología
2 Objetivos
3 Campos de acción
3.1 Aplicaciones
3.2 Sectores industriales
4 Historia
4.1 Operaciones Unitarias
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George E. Davis,fundador
AIChE, American Institute ofChemical Engineers
4.2 Fenómenos de Transporte y Reactores Químicos
4.3 Producción en masa, ingeniería de procesos
5 Tareas del Ingeniero Químico
6 Véase también
7 Referencias
8 Enlaces externos
Etimología
En 1996, un artículo escrito para la revista British Journal for the History ofScience cita a James F. Donnelly, en relación a la ingeniería química y a laproducción de ácido sulfúrico. Sin embargo, se suele acuñar como el primerIngeniero Químico y fundador del término a George E. Davis; supervisor deplantas industriales, químico y profesor de la Universidad de Manchester,donde por primera vez ofrece 12 cursos relacionados con los procesos químicosy convoca a la formación de esta nueva profesión. En 1901, publica el Manualdel Ingeniero Químico (Handbook of Chemical Engineering), considerado elprimer texto de la profesión.3
Objetivos
Según la Constitución del American Institute of Chemical Engineers, laIngeniería Química es la profesión en la cual el conocimiento de lamatemática, química y otras ciencias básicas (ganados por elestudio, experiencia y práctica) es aplicado con juicio paradesarrollar maneras económicas de usar materiales y energía parael beneficio de la humanidad. Por ello, el objetivo de la ingenieríaquímica difiere de las ciencias puras como la química o la biología,donde el enfoque es el estudio de fenómenos científicos. Uningeniero de otras ramas se enfocaría, de acuerdo a su campo, en loselementos para la producción, sean los equipos mecánicosinvolucrados, elementos electrónicos, los equipos de transmisión ygeneración de energía eléctrica, gestión de operaciones involucradas en el proceso industrial, sistemas deinformación manejados. El ingeniero químico se involucraría en la creación, diseño, mejora y utilización,de equipos, procesos, materiales, energía e información, siempre para lograr un objetivo, el cual es producirproductos y servicios bajo las premisas: calidad, de manera integra y segura, factible técnicoeconómicamente, respetando al ambiente, sobre sólidas bases científicas que logren procesos replicables yfiables, siempre para el beneficio de la humanidad.4
Campos de acción
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Ejemplo de sistema decontrol, tanque deagitado continuo.
La ingeniería química implica el diseño y el mantenimiento de los procesos químicos para la fabricación agran escala. Emplean a los ingenieros químicos en esta rama generalmente bajo título de ingeniero deproceso.5 El desarrollo de los procesos a gran escala característicos de economías industrializadas es unahazaña de la ingeniería química, no de la química en su más pura expresión. Los ingenieros químicos sonresponsables de la disponibilidad de los materiales de alta calidad que son esenciales para hacer funcionaruna economía industrial.6
Por otro lado, la química es la ciencia que estudia la materia, sus cambios y la energía involucrada. Laimportancia radica en que todo lo que nos rodea es materia. El ingeniero químico participa de una maneraimportante en lo relacionado al diseño y la administración de todo el proceso químico a escala industrialque permite satisfacer una necesidad partiendo de materias primas hasta poner en las manos del consumidorun producto final.
La presencia del profesional de la ingeniería química se ve en áreas tales como la producción, control deprocesos, control de calidad, seguridad industrial, apoyo técnicolegal, seguridad e higiene, alimentos,cosméticos y ecología en donde plantea, diseña, construye, opera y controla unidades para disminuir elimpacto contaminante de las actividades humanas.7
Aplicaciones
Las aplicaciones que puede realizar un ingeniero químico son variadas; por ejemplo:
Estudios de factibilidad técnicoeconómicaEspecificación / Diseño / Control de equipos y procesosConstrucción / Montaje de equipos y plantasControl de producción / Operación de plantas industrialesControl de calidad de productosCompras y comercializaciónVentas técnicasControl ambientalInvestigación y desarrollo de productos y procesosCapacitación de recursos humanos8
Sectores industriales
Entre los mayores sectores industriales más importantes que emplean aprofesionales de la ingeniería química se encuentran:
Industria química / PetroquímicaGas y petróleo / RefineríasAlimentos y bebidas / BiotecnologíaSiderúrgica / Metalúrgica / AutomotrizMateriales / Polímeros / PlásticosGeneración de energíaOtras (farmacéutica, textil, papelera, minera, etc.)9
Historia
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BASF, Planta Químicaen Portsmouth, Virginia,Estados Unidos.
Máquina de Carnot,procedimiento paraproducir trabajo a partirde dos focos detemperatura. Losprincipios físicosasociados a latermodinámica, iniciadospor Sadi Carnot,constituyen una de lasprincipales bases de laingeniería química
Primer grupo de ingenieros químicos, curso X, delInstituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).
En 1824, el físico francés Sadi Carnot, en su obra maestra Réflexions sur lapuissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cettepuissance (Reflexiones sobre la potencia motríz del fuego y sobre las máquinasadecuadas para desarrollar ésta potencia), fue el primero en estudiar latermodinámica de las reacciones de la combustión en motores de vapor,revolucionando la ingeniería como era conocida.10 Durante la década de los1850s, el físico alemán Rudolf Clausius comenzó a aplicar los principiosdesarrollados por Carnot a los sistemas de productos químicos en lo atómico aescala molecular, logrando la demostración matemática de transición de fase enun sistema monocomponente, conocida como la Relación de ClausiusClapeyron.11 Durante los años 1873 a 1876 en la universidad de Yale, el físicomatemático estadounidense Josiah Willard Gibbs, fue el primero en dirigir enlos Estados Unidos, una serie de tres escritos desarrollando una metodologíamatemática, basada en la gráfica, para el estudio de sistemas químicos usandola termodinámica de Clausius. En 1882, el físico alemán Hermann vonHelmholtz, publicó un escrito con fundamentos de la termodinámica, similar aGibbs, pero con una base más electroquímica, en la cual demostró esa medidade afinidad química, es decir la "fuerza" de las reacciones químicas, que esdeterminada por la medida de la energía libre del proceso de la reacción.Después de estos progresos tempranos, la nueva ciencia de la ingenieríaquímica comenzó a transformarse. Los siguientes hechos demuestran algunosde los pasos dominantes en el desarrollo de la ingeniería química:
1888 Lewis M. Nortoncomienza un nuevo plan deestudios en el Instituto deTecnología deMassachusetts (MIT)denominado Curso X,Ingeniería Química.1901 George E. Davispublica el primer Manualdel Ingeniero Químico.1908 Se funda el InstitutoAmericano de IngenierosQuímicos (AIChE).1919 Se funda laUniversidad de Concepción(Chile), con el inicio de la
Escuela de Química Industrial que otorgaba el título de Ingeniero en Química y también el título deQuímico analista. (17 de marzo 1919)1919 Se crea la Universidad Nacional del Litoral y con ella la Facultad de Química Industrial yAgrícola, Santa Fe, Argentina (actual Facultad de Ingeniería Química (FIQ), tiempo después que sefundase 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, enla Universidad de Concepción, Chile.
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Destilación, un tipo de operaciónunitaria
Centro de Desarrollo TecnológicoShell, Ámsterdam.13
Como disciplina, en sus orígenes, la ingeniería química era básicamente una extensión de la ingenieríamecánica aplicada a resolver los problemas de fabricación de sustancias y materiales químicos, que era latarea tradicional de la química industrial. En contraste, la ingeniería química moderna está estructuradaalrededor de un sistema de conocimientos propio acerca de fenómenos y procesos vinculados con laproducción de sustancias y materiales mediante cambios en las propiedades físicas, químicas, o ambas, dela materia.
Debe tenerse en cuenta que en el campo de la ingeniería química se pueden reconocer tendencias ymomentos cruciales que pueden considerarse paradigmáticos.
Operaciones Unitarias
El primero de ellos data de 1915, cuando en el Instituto Tecnológicode Massachussets (MIT) los profesores Walker, Lewis y McAdamsle dieron forma al concepto de Operaciones unitarias como una seriede operaciones comunes a muchos procesos industriales, tales comola transferencia de energía, destilación, flujo de fluidos, filtración,trituración, molienda y cristalización; y que permitió unificar a lavez que dar sustento científico y leyes generales a las diversasoperaciones y procesos de la naciente Ingeniería Química. Estemodelo de las Operaciones Unitarias, que implicaba el estudio deestas operaciones separadas de los procesos industriales específicos,con una forma de abordar y solucionar los problemas de escala industrial fundamentalmente empírico, fueutilizado con éxito durante muchos años.12
Fenómenos de Transporte y Reactores Químicos
Ya desde 1910, el trabajo de HaberBosh, había demostrado laimportancia del trabajo en conjunto de la ingeniería mecánica y laquímica aplicada para el diseño de procesos químicos industriales agran escala. A principio de los años 50, bajo el impulso del Centrode desarrollo de Shell Ámsterdam y de la Universidad Técnica deDelft, se consolidó la ingeniería de las reacciones como partefundamental del desarrollo de la ingeniería química.14
En 1960, nace un nuevo paradigma de la ingeniería química con lapublicación del libro Fenómenos de transporte de R. B. Bird, W. E.Stewart y E. N. Lightfoot establece un método distinto para elanálisis y estudio de los fenómenos físicoquímicos, y que buscaexplicaciones moleculares para los fenómenos macroscópicos. Elestudio de los fenómenos de transporte comprende aquellos procesos en los que hay una transferencia otransporte neto de cantidad de movimiento (Leyes de Newton), transferencia de calor (Leyes de Fourier) ytransferencia de masa (Leyes de Fick). Mediante el análisis físicomatemático, fue posible implementar lasbases para el diseño en la ingeniería química, mediante un análisis de materia, energía o momentum linealdesde el punto de vista microscópico o molecular.15
Producción en masa, ingeniería de procesos
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Producción industrial de quesos
Con el aumento de la población mundial, ha sido necesario elaumento de la producción a un menor costo, tanto energético,materiales y recursos financieros. La elaboración de nuevosprocesos para la producción de fármacos, alimentos, agua potable,energía, ha motivado al desarrollo y especialización de la ingenieríaquímica en diversas áreas y así diseñar, controlar y mantener esosprocesos que cumplan dichas necesidades. Entre las áreas deespecialización están: área farmacéutica, área de alimentos, áreaenergética, área de tratamiento de aguas, área de costos, entre otros.
Tareas del Ingeniero Químico
Los Ingenieros Químicos están involucrados en todas las actividades que se relacionen con elprocesamiento de materias primas (de origen animal, vegetal o mineral) que tengan como fin obtenerproductos de mayor valor y utilidad. Por lo tanto, pueden desarrollar sus actividades en:
Plantas industrialesEmpresas de construcción y/o montaje de plantas y equiposEmpresas proveedoras de servicios técnicos (consultoría, control de calidad, mantenimiento, etc.)Organismos gubernamentales o no gubernamentales de acreditación, control y estándaresInstituciones de educación superiorCentros 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, en consecuencia, diseñary desarrollar la planta de proceso.
Una vez instalado el equipo de proceso, el ingeniero químico permanece con frecuencia en la planta parasupervisar y administrar la operación, así como para asegurar el control de calidad y el mantenimiento de laproducción.
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.
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Biotecnología.
Investigación.
Manejo de desechos tóxicos.
Administración y ventas.
Véase también
IngenieríaQuímicaIngeniería bioquímicaIngeniería biotecnológicaOperaciones unitariasRefinería de petróleoIndustria química
Referencias1. Helmenstine, Anne Marie. «What Is Chemical Engineering? What Do Chemical Engineers Do?»
(http://chemistry.about.com/od/chemistrystudentfaqs/f/chemeng.htm) (en inglés). About.com. Consultado el 1 demayo de 2014.
2. «What is Chemical Engineering?» (http://web.mit.edu/cheme/about/what.html) (en inglés). MassachusettsInstitute of Technology. Consultado el 1 de mayo de 2014.
3. «George E. Davis. Courtesy "Chemistry & Industry" (1981).» (http://www.chemheritage.org/discover/onlineresources/chemistryinhistory/themes/chemicalengineering/davis.aspx) (en inglés). Chemical HeritageFoundation. Consultado el 15 de junio de 2014.
4. «AIChE Constitution» (http://www.aiche.org/about/governance/constitution) (en inglés). AlChE. 17 de enero de2003. Consultado el 8 de junio de 2014.
5. «¿Qué es la Ingeniería Química?» (http://web.archive.org/web/http://www.iq.coord.usb.ve/concepto.htm).Universidad Simón Bolivar. Archivado desde el original (http://www.iq.coord.usb.ve/concepto.htm) el 29 denoviembre de 2015. Consultado el 1 de mayo de 2014.
6. «Chemical Engineering» (http://web.uri.edu/catalog/chemicalengineering/) (en inglés). University of RhodeIsland. Consultado el 1 de mayo de 2014.
7. «Chemical Engineering in action» (http://chemicalengineering.org/) (en inglés). Consultado el 21 de mayo de2014.
8. Scodelaro, Federico (28 de junio de 2006). «Actividades del Ingeniero Químico»(http://www.ingenieriaquimica.org/ingenieria_quimica). IngenieriaQuimica.org. Consultado el 5 de mayo de 2014.
9. Linthwaite, Mark (27 de junio de 2013). «Chemical engineering: industry sector overview»(http://targetjobs.co.uk/careersectors/engineering/282413chemicalengineeringindustrysectoroverview) (eninglés). Target Jobs Engineering. Consultado el 2 de agosto de 2014.
10. Carnot, Sadi (1824). Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cettepuissance (http://books.google.com/books?id=QX9iIWF3yOMC&pg=PP11). Paris: Bachelier.
11. Clausius, R. (1850). «Ueber die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für dieWärmelehre selbst ableiten lassen» [On the motive power of heat and the laws which can be deduced therefromregarding the theory of heat] (http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15164w/f518.image). Annalen der Physik (enalemán) 155: 500–524. Bibcode:1850AnP...155..500C (http://adsabs.harvard.edu/abs/1850AnP...155..500C).doi:10.1002/andp.18501550403 (http://dx.doi.org/10.1002%2Fandp.18501550403).
12. «Arthur D. Little, William H. Walker, and Warren K. Lewis» (http://www.chemheritage.org/discover/onlineresources/chemistryinhistory/themes/chemicalengineering/littlewalkerlewis.aspx). Chemistry in history.
11/1/2016 Ingeniería química Wikipedia, la enciclopedia libre
https://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_qu%C3%ADmica 8/8
Chemical Heritage Foundation. Consultado el 2 de agosto de 2014.13. «Shell Global Research Centres» (http://www.shell.com/global/productsservices/solutionsfor
businesses/commercialfuels/fuelsinnovation/researchcentres.html). Research Centres. Shell Global.Consultado el 2 de agosto de 2014.
14. Mazzarri, Cateryna (16 de septiembre de 2011). «Ingeniería Química: Historia y Evolución»(http://www.uru.edu/fondoeditorial/revista/pdf/rtu/TCUn2/RTCUn2%20ingenieriaquimica.pdf) (PDF).Universidad Rafael Urdaneta. Consultado el 1 de agosto de 2014.
15. "Thomas, William J. "Introduction to Transport Phenomena." Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 2000.
Enlaces externos
Definición extendida de Ingeniería Química (http://www.ingenieriaquimica.org/ingenieria_quimica)Introducción a la Ingeniería Química (http://www.ingenieriaquimica.net/introduccion)
Portal:Ingeniería. Contenido relacionado con Ingeniería.
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Categorías: Ingeniería química Química aplicada
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