Inxeniería química
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]
| Inxeniería química | ||
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| Árees del saber | Termodinámica, fenómenos de tresporte, operaciones unitaries, fisicoquímica, balance de materia y enerxía, matemátiques, alministración, química, metalúrxica, optimización. | |
| Campu d'aplicación | Control, diseñu y optimización de procesos y productos, operación de plantes químiques. | |
| Reconocida en | Tol mundu | |
| [editar datos en Wikidata] | ||
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 llinial 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, bioteunoloxía , inxeniería alimentaria y inxeniería de materiales .
Etimoloxía
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En 1996, un artículu escritu pa la revista British Journal for the History of Science cita a James F. Donnelly en rellación cola inxeniería química y cola producción d'ácidu sulfúrico. Sicasí, suelse mentar como'l primer inxenieru químicu y creador 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
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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 llétrica, 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 téunicu-económicamente, respetando al ambiente, sobre sólides bases científiques que llogren procesos replicables y fiables, siempres pal beneficiu de la humanidá.[4]
Campos d'aición
editarLa 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 carauterísticos 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 tol procesu químicu a escala industrial que dexa satisfaer una necesidá partiendo de materies primes hasta poner nes manes 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 téunicu-llegal, seguridá ya hixene, alimentos, cosméticos y ecoloxía onde plantega, diseña, constrúi, opera y controla unidaes pa menguar l'impautu contaminante de les actividaes humanes.[7]
Aplicaciones
editarLes aplicaciones que puede realizar un inxenieru químicu son diverses, por casu:
- Estudios de factibilidad téunicu-económica
- especificación / diseño / control d'equipos y proceso
- construcción / montaxe d'equipos y plantes
- control de producción / operación de plantes industriales
- control calidable de productos
- merques y comercialización
- ventes téuniques
- control ambiental
- investigación y desenvolvimientu de productos y proceso
- capacitación de recursos humanos[8]
Sectores industriales
editarEnte los sectores industriales más importantes qu'empleguen a profesionales de la inxeniería química atópense los siguientes:
- industria químico / petroquímica
- gas y petroleu / refineríes
- alimentos y bébores / bioteunoloxía
- siderúrxica / metalúrxica / automotriz
- materiales / polímeros / plásticos
- xeneración d'enerxía otres (farmacéutica, testil, papelera, minera)[9]
Historia
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En 1824, el físicu francés Sadi Carnot, na so obra maestra Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les 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 reaiciones de la combustión en motores de vapor, revolucionando la inxeniería como yera conocida.[10] Mientres la década de los 1850, 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 Rellación 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 "fuercia" de les reaiciones químiques, que ye determinada pola midida de la enerxía llibre del procesu de la reaición. 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:
- 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 que daba'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 con ella 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 sustancies 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 sustancies 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
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El primeru d'ellos data de 1915, cuando nel Institutu Teunolóxicu de Massachusetts (MIT) los profesores Walker, Lewis y McAdams diéron-y forma al conceutu d'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
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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 Téunica de Delft, consolidóse la inxeniería de les reaiciones 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 llinial dende'l puntu de vista microscópicu o molecular.[15]
Producción en masa, inxeniería de procesos
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Col aumentu de la población mundial, foi necesariu l'aumentu de la producción a un menor costu, 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 al área farmacéutica, área d'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
editarNel 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 primer 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
editarLos 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 téunicos (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 costu 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.
- Bioteunoloxía.
- Investigación.
- Manexu de refugayes tóxiques.
- Alministración y ventes.
Ver tamién
editarReferencies
editar- ↑ Helmenstine, Anne Marie. «What Is Chemical Engineering? What Do Chemical Engineers Do?» (inglés). About.com. Consultáu'l 1 de mayu de 2014.
- ↑ «What is Chemical Engineering?» (inglés). Massachusetts Institute of Technology. Consultáu'l 1 de mayu de 2014.
- ↑ «George Y. Davis. Courtesy "Chemistry & Industry" (1981).» (inglés). Chemical Heritage Foundation. Consultáu'l 15 de xunu de 2014.
- ↑ «AIChE Constitution» (inglés). AlChE (17 de xineru de 2003). Consultáu'l 8 de xunu de 2014.
- ↑ «¿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.
- ↑ «Chemical Engineering» (inglés). University of Rhode Island. Consultáu'l 1 de mayu de 2014.
- ↑ «Chemical Engineering in action» (inglés). Consultáu'l 21 de mayu de 2014.
- ↑ Scodelaro, Federico (28 de xunu de 2006). «Actividad del inxenieru químicu». IngenieriaQuimica.org. Consultáu'l 5 de mayu de 2014.
- ↑ Linthwaite, Mark (27 de xunu de 2013). «Chemical Engineering: Industry Sector Overview» (inglés). Target Jobs Engineering. Consultáu'l 2 d'agostu de 2014.
- ↑ Carnot, Sadi (1824). Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance. Paris: Bachelier.
- ↑ Clausius, R. (1850). «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]» (n'alemán). Annalen der Physik 155: páxs. 500-524. doi:. Bibcode: 1850AnP...155..500C. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15164w/f518.image.
- ↑ «Arthur D. Little, William H. Walker, and Warren K. Lewis». Chemistry in history. Chemical Heritage Foundation. Consultáu'l 2 d'agostu de 2014.
- ↑ «Shell Global Research Centres». Research Centres. Shell Global. Consultáu'l 2 d'agostu de 2014.
- ↑ Mazzarri, Cateryna (16 de setiembre de 2011). «Ingeniería Química: Historia y Evolución». Universidá Rafael Urdaneta. Consultáu'l 1 d'agostu de 2014.
- ↑ "Thomas, William J. "Introduction to Transport Phenomena." Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 2000.
- ↑ "Okawa, Kohei. "Chapter 1: Information Entropy / Chemical Engineering: a new perspective" Elsevier, Tokiu Institute of Technology, 2007
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Datos: Q83588
Multimedia: Chemical engineering
