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Conceptos de Ingenieria quimica
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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA
Para el estudiante de Ingeniería Química es importante conocer las normas que rigen el
ejercicio de su profesión, los campos en los cuales se puede desempeñar y el papel que esta
profesión tiene en el desarrollo del país. Además en este curso se hace una introducción a los
conocimientos básicos que permiten entender un proceso químico.
BALANCE DE MATERIA
El balance de materia es la contabilidad de entradas y salidas de materiales siguiendo las leyes
de conservación. Por medio de los balances se pueden tomar decisiones en áreas tales como:
costos y ordenes de producción, generación de órdenes de compra, manejo de inventarios,
fijación de precios, desarrollo de productos, rendimientos, y eficiencia de operaciones,
dimensionamiento de equipos, programación de producción, entre otros.
Es una de las leyes fundamentales de la Ingeniería Química; la ley de conservación de la
materia, base de los balances macroscópicos de esta propiedad extensiva, que se aplican
ampliamente tanto en el diseño como en la operación de los procesos químicos. A partir de la
ecuación de conservación genérica se plantean las ecuaciones macroscópicas generales de
conservación de la materia total y de cualquier componente de un sistema. Se presentan las
herramientas básicas para abordar los balances de materia, como son el diagrama de flujo y la
base de cálculo y se contemplan las formas de operar, tanto en régimen estacionario como en
régimen no estacionario.
TERMODINÁMICA
La termodinámica es una parte de la física que trata de la conservación y las transformaciones
de la energía y sus relaciones entre las propiedades físicas de las sustancias afectadas por esta.
Se estudian las leyes de la termodinámica (cero, primera y segunda) y los ciclos de
refrigeración.
MECÁNICA DE FLUIDOS
Prácticamente todos los procesos de transformación implican el uso, manejo y conducción
de fluidos (líquidos y gases).Se estudian los fenómenos reológicos que ocurren cuando estos
se encuentra en movimiento, sus principios básicos (transferencia de momentum y ley de
Newton) y el dimensionamiento de los equipos que los manejan (Bombas, compresores,
sopladores y ventiladores).
PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Las diferentes operaciones unitarias que tienen lugar en la industria de los procesos de
transformación implican la generación y/o absorción de energía, por lo que se hace
indispensable para el ingeniero el conocimiento de las leyes que rigen la transferencia de calor
(ley de Fourier), su aplicación en el diseño y manejo de los equipos.
PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE MASA
El principio fundamental de una gran cantidad de operaciones de separación y reacción están
regidas bajo este principio, por lo que se hace indispensable para el ingeniero químico el
conocimiento de las leyes que rigen la transferencia de masa (ley de Fick), su aplicación al
diseño y al manejo de los equipos.
OPERACIONES CON SÓLIDOS
El conocimiento de las propiedades de los materiales sólidos, su manejo y las operaciones
unitarias básicas relacionadas con estos, son indispensables para el diseño de los procesos y el
dimensionamiento de equipos en la industria.
INGENIERIA DE MATERIALES
El Ingeniero Químico debe estar en condiciones de diferenciar los tipos de materiales de mayor
aplicación industrial, identificándolos por sus características físicas, propiedades, formas de
obtención y aplicaciones; sin olvidar los principios generales del deterioro y la selección de
estos.
TERMOQUÍMICA I
El comportamiento macroscópico de la materia es modelable a través de la termodinámica
clásica, conocer las principales funciones termodinámicas que controlan la espontaneidad y el
equilibrio en las transformaciones químicas y fisicoquímicas, permite calcular las propiedades
termodinámicas de las sustancias puras así como sus equilibrios de fase. Lo cual es importante
al realizar el diseño de las operaciones de transferencia de masa y con reacción química.
TERMOQUÍMICA II
La mayoría de los procesos de transformación físicos y químicos son realizados a partir de
mezclas de varios componentes (materias primas), por lo que predecir propiedades de mezclas,
calcular los equilibrios de fases y en sistemas reactivos (sistemas multicomponentes), se hace
relevante para realizar el diseño de las operaciones de transferencia de masa y con reacción
química.
OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
El ingeniero químico debe estar en capacidad de diseñar, evaluar, integrar y seleccionar los
equipos relacionados con la transferencia de calor, los cuales son parte fundamental en las
etapas de transformación que necesitan energía para que sucedan.
OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA
Gran parte de los procesos físicos y químicos que tiene como fundamento la transferencia de
masa como son la separación y las reacciones químicas y bioquímicas, incluyen una gran
cantidad de operaciones unitarias las cuales el ingeniero químico debe estar en capacidad de
diseñar, evaluar, integrar y seleccionar.
INGENIERÍA DE REACCIONES
Un gran porcentaje de los procesos de transformación incluye reacciones químicas, dichas
transformaciones deben realizarse en sistemas o equipos llamados reactores los cuales están
regidos por la cinética de las reacciones. El ingeniero químico debe estar en capacidad de
diseñar, evaluar, dimensionar y seleccionar estos equipos.Es importante mencionar que el
diseño de reactores es una de las características más importantes y diferenciadores de un
Ingeniero Químico.
ANÁLISIS DE PROCESOS
Para el ejercicio de la ingeniería química es indispensable entender un proceso, los equipos
que lo conforman, diferenciar las corrientes de flujo y agruparlas de acuerdo con la función
que estas desempeñan. Por otro lado es importante tener herramientas que permitan analizar,
evaluar y modificar un proceso existente, todo esto conducente a identificar causas para el
bajo desempeño del proceso y determinar alternativas para resolver las deficiencias y
problemas que manifiesta el mismo.
MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DE PROCESOS
La mayoría de los fenómenos físicos (transferencia de calor, masa y momento) y diseño de
operaciones unitarias tanto físicas como químicas, generarán ecuaciones diferenciales
difícilmente solucionables por métodos analíticos, las cuales podrán resolverse por métodos
numéricos apropiados y así poder analizar los resultados de esta simulación con criterios
ingenieriles.
CONTROL DE PROCESOS
La mayoría de los procesos se diseñan en estado estacionario, lo que hace que las variables de
proceso no cambien con el tiempo y así mantener el proceso seguro, controlable y con los
parámetros de calidad de producto. Para lograrlo es necesario que el proceso tenga sistemas
de control que hagan de esto una realidad (control de proceso).