Ingeniería Química
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Los ingenieros químicos diseñan, construyen y operan plantas de proceso ( columnas de fraccionamiento en la imagen).

La ingeniería química es un cierto tipo de ingeniería que se ocupa del estudio de la operación y el diseño de plantas químicas, así como de los métodos para mejorar la producción. Los ingenieros químicos desarrollan procesos comerciales económicos para convertir la materia prima en productos útiles. La ingeniería química utiliza principios de química , física , matemáticas , biología y economía para usar, producir, diseñar, transportar y transformar de manera eficiente la energía y los materiales. El trabajo de los ingenieros químicos puede abarcar desde la utilización de nanotecnología y nanomateriales.en el laboratorio a procesos industriales a gran escala que convierten productos químicos, materias primas, células vivas, microorganismos y energía en formas y productos útiles. Los ingenieros químicos están involucrados en muchos aspectos del diseño y operación de plantas, incluyendo la seguridad y la evaluación de amenazas, el diseño de procesos y análisis, modelado , ingeniería de control , la ingeniería de la reacción química , ingeniería nuclear , ingeniería biológica , especificaciones de construcción, y las instrucciones de funcionamiento.

Los ingenieros químicos suelen tener un título en Ingeniería Química o Ingeniería de Procesos. Los ingenieros en ejercicio pueden tener una certificación profesional y ser miembros acreditados de un organismo profesional. Dichos organismos incluyen la Institución de Ingenieros Químicos (IChemE) o el Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE). Un título en ingeniería química está directamente relacionado con todas las demás disciplinas de la ingeniería, en diversos grados.

Etimología

George E. Davis

Un artículo de 1996 cita a James F. Donnelly por mencionar una referencia de 1839 a la ingeniería química en relación con la producción de ácido sulfúrico . [1] En el mismo documento, sin embargo, George E. Davis , un consultor inglés, fue acreditado por haber acuñado el término. [2] Davis también intentó fundar una Sociedad de Ingeniería Química, pero en cambio fue nombrada Sociedad de la Industria Química (1881), con Davis como su primer secretario. [3] [4] La historia de la ciencia en Estados Unidos: una enciclopedia pone el uso del término alrededor de 1890. [5]"Ingeniería química", que describe el uso de equipos mecánicos en la industria química, se convirtió en vocabulario común en Inglaterra después de 1850. [6] En 1910, la profesión de "ingeniero químico" ya era de uso común en Gran Bretaña y Estados Unidos. [7]

Historia

Nuevos conceptos e innovaciones

Modelo de demostración de una pila de combustible de metanol directo . La pila de celdas de combustible real es la forma de cubo en capas en el centro de la imagen.

En la década de 1940, quedó claro que las operaciones unitarias por sí solas eran insuficientes para desarrollar reactores químicos . Si bien el predominio de las operaciones unitarias en los cursos de ingeniería química en Gran Bretaña y los Estados Unidos continuó hasta la década de 1960, los fenómenos del transporte comenzaron a experimentar un mayor enfoque. [8] Junto con otros conceptos novedosos, como la ingeniería de sistemas de procesos (PSE), se definió un "segundo paradigma". [9] [10] Los fenómenos de transporte dieron un enfoque analítico a la ingeniería química [11] mientras que PSE se centró en sus elementos sintéticos, como el sistema de control y el diseño de procesos . [12]Los avances en la ingeniería química antes y después de la Segunda Guerra Mundial fueron impulsados ​​principalmente por la industria petroquímica ; [13] sin embargo, también se realizaron avances en otros campos. Los avances en la ingeniería bioquímica en la década de 1940, por ejemplo, encontraron aplicación en la industria farmacéutica y permitieron la producción en masa de varios antibióticos , incluidas la penicilina y la estreptomicina . [14] Mientras tanto, el progreso en la ciencia de los polímeros en la década de 1950 allanó el camino para la "era de los plásticos". [15]

Desarrollos de seguridad y peligros

Durante este período también se plantearon preocupaciones sobre la seguridad y el impacto medioambiental de las instalaciones de fabricación de productos químicos a gran escala. Silent Spring , publicado en 1962, alertó a sus lectores sobre los efectos nocivos del DDT , un potente insecticida . [ cita requerida ] El desastre de Flixborough de 1974 en el Reino Unido provocó 28 muertes, así como daños a una planta química y tres pueblos cercanos. [ cita requerida ] El desastre de Bhopal de 1984 en la India resultó en casi 4.000 muertes. [ cita requerida ] Estos incidentes, junto conOtros incidentes afectaron la reputación del comercio, ya que se prestó más atención a la seguridad industrial y la protección del medio ambiente . [16] En respuesta, el IChemE requirió que la seguridad fuera parte de todos los cursos de grado que acreditó después de 1982. En la década de 1970, se instituyeron leyes y agencias de monitoreo en varios países, como Francia, Alemania y los Estados Unidos. [17]

Progreso reciente

Los avances en informática encontraron aplicaciones en el diseño y gestión de plantas, simplificando cálculos y dibujos que antes tenían que hacerse de forma manual. La finalización del Proyecto del Genoma Humano también se considera un avance importante, no solo en el avance de la ingeniería química, sino también en la ingeniería genética y la genómica . [18] Se utilizaron principios de ingeniería química para producir secuencias de ADN en grandes cantidades. [19]

Conceptos

Parte de una serie sobre
Ingeniería Química
  • Esquema
  • Historia
  • Índice
Fundamentos
  • Industria
  • Ingeniero
  • Proceso
  • Operaciones unitarias
  • Cinética
  • Fenómenos de transporte
Procesos unitarios
  • Planta química
  • Reactor químico
  • Procesos de separación
Aspectos
  • Transferencia de calor
  • Transferencia de masa
  • Dinámica de fluidos

  • Diseño de procesos
  • Control de procesos
  • Termodinámica química
  • Ingeniería de reacción
Glosarios
  • Glosario de quimica
  • Glosario de ingeniería
    • ALABAMA
    • M – Z
Categoría Categoría
  • v
  • t
  • mi

La ingeniería química implica la aplicación de varios principios. Los conceptos clave se presentan a continuación.

Diseño y construcción de plantas

El diseño de ingeniería química se refiere a la creación de planes, especificaciones y análisis económicos para plantas piloto , nuevas plantas o modificaciones de plantas. Los ingenieros de diseño a menudo trabajan en funciones de consultoría, diseñando plantas para satisfacer las necesidades de los clientes. El diseño está limitado por varios factores, incluidos el financiamiento, las regulaciones gubernamentales y los estándares de seguridad. Estas limitaciones dictan la elección de procesos, materiales y equipos de una planta. [20]

La construcción de la planta es coordinada por ingenieros y directores de proyectos, [21] dependiendo del tamaño de la inversión. Un ingeniero químico puede hacer el trabajo de ingeniero de proyectos a tiempo completo o parte del tiempo, lo que requiere capacitación y habilidades laborales adicionales o actuar como consultor del grupo del proyecto. En Estados Unidos, la formación de los graduados en ingeniería química de los programas de Bachillerato acreditados por ABET no suele hacer hincapié en la formación en ingeniería de proyectos, que puede obtenerse mediante formación especializada, como optativas o en programas de posgrado . Los trabajos de ingeniería de proyectos son algunos de los mayores empleadores de ingenieros químicos. [22]

Diseño y análisis de procesos

Artículo principal: Diseño de procesos

Una operación unitaria es un paso físico en un proceso de ingeniería química individual. Las operaciones unitarias (como cristalización , filtración , secado y evaporación ) se utilizan para preparar reactivos, purificar y separar sus productos, reciclar reactivos no gastados y controlar la transferencia de energía en los reactores. [23] Por otro lado, un proceso unitario es el equivalente químico de una operación unitaria. Junto con las operaciones unitarias, los procesos unitarios constituyen una operación de proceso. Procesos unitarios (como nitración , hidrogenación, [24] hidrocraqueo [25] y oxidación [26] [27]) implican la conversión de materiales por medios bioquímicos , termoquímicos y otros. Los ingenieros químicos responsables de estos se denominan ingenieros de procesos . [28]

El diseño de procesos requiere la definición de tipos y tamaños de equipos, así como también cómo están conectados y los materiales de construcción. Los detalles a menudo se imprimen en un diagrama de flujo de proceso que se utiliza para controlar la capacidad y confiabilidad de una fábrica química nueva o existente.

La educación para ingenieros químicos en el primer título universitario de 3 o 4 años de estudio enfatiza los principios y prácticas del diseño de procesos. Las mismas habilidades se utilizan en plantas químicas existentes para evaluar la eficiencia y hacer recomendaciones para mejoras.

Fenómenos de transporte

Artículo principal: Fenómenos de transporte

El modelado y análisis de los fenómenos de transporte es esencial para muchas aplicaciones industriales. Los fenómenos de transporte involucran la dinámica de fluidos , la transferencia de calor y la transferencia de masa , que se rigen principalmente por la transferencia de momento , la transferencia de energía y el transporte de especies químicas , respectivamente. Los modelos a menudo implican consideraciones separadas para fenómenos de nivel macroscópico , microscópico y molecular . El modelado de los fenómenos de transporte, por lo tanto, requiere una comprensión de las matemáticas aplicadas. [29]

Aplicaciones y práctica

Los ingenieros químicos utilizan computadoras para controlar los sistemas automatizados en las plantas. [30]

Los ingenieros químicos "desarrollan formas económicas de utilizar materiales y energía". [31] Los ingenieros químicos utilizan la química y la ingeniería para convertir las materias primas en productos utilizables, como medicamentos, petroquímicos y plásticos en un entorno industrial a gran escala. También participan en la gestión y la investigación de residuos . [32] [33] Tanto las facetas aplicadas como las de investigación podrían hacer un uso extensivo de las computadoras. [30]

Los ingenieros químicos pueden participar en investigaciones industriales o universitarias, donde tienen la tarea de diseñar y realizar experimentos para crear métodos mejores y más seguros para la producción, el control de la contaminación y la conservación de recursos. Pueden participar en el diseño y la construcción de plantas como ingenieros de proyectos . Los ingenieros químicos que actúan como ingenieros de proyectos utilizan su conocimiento para seleccionar métodos de producción y equipos de planta óptimos para minimizar los costos y maximizar la seguridad y la rentabilidad. Después de la construcción de la planta, los gerentes de proyectos de ingeniería química pueden participar en actualizaciones de equipos, resolución de problemas y operaciones diarias, ya sea en roles de tiempo completo o de consultoría. [34]

Ver también

Temas relacionados

  • Educación para ingenieros químicos
  • Unidades de ingeniería inglesas
  • Lista de sociedades de ingeniería química
  • Lista de ingenieros químicos
  • Lista de simuladores de procesos químicos
  • Esquema de la ingeniería química

Campos y conceptos relacionados

  • Ingeniería bioquímica
  • Bioinformática
  • Ingeniería biológica
  • Ingeniería Biomédica
  • Ingeniería biomolecular
  • Ingeniería de bioprocesos
  • Biotecnología
  • Ingeniería biotecnológica
  • Catalizadores
  • Cerámica
  • Modelado de procesos químicos
  • Reactor químico
  • Tecnólogo químico
  • Armas químicas
  • Quimioformática
  • Dinámica de fluidos computacional
  • Ingeniería de corrosión
  • Estimación de costos
  • Ingeniería Sísmica
  • Electroquímica
  • Ingeniería electroquímica
  • Ingeniería Ambiental
  • Síntesis de Fischer Tropsch
  • Dinámica de fluidos
  • Ingeniería de Alimentos
  • Pila de combustible
  • Gasificación
  • Transferencia de calor
  • Catalizadores industriales
  • Química Industrial
  • Gas industrial
  • Transferencia de masa
  • Ciencia de los Materiales
  • Metalurgia
  • Microfluidos
  • Procesamiento de minerales
  • Ingeniería molecular
  • Nanotecnología
  • Entorno natural
  • Procesamiento de gas natural
  • Reprocesamiento nuclear
  • Exploración de aceite
  • Refinería de petróleo
  • Ingeniería de papel
  • Ingeniería petrolera
  • Ingenieria farmaceutica
  • Ingeniería de plásticos
  • Polímeros
  • Control de procesos
  • Diseño de procesos
  • Proceso de desarrollo
  • Ingeniería de Procesos
  • Miniaturización de procesos
  • Ingeniería de Seguridad
  • Fabricación de dispositivos semiconductores
  • Procesos de separación (ver también: separación de mezcla )
    • Procesos de cristalización
    • Procesos de destilación
    • Procesos de membrana
  • Producción de gas de síntesis
  • Ingenieria textil
  • Termodinámica
  • Fenómenos de transporte
  • Operaciones unitarias
  • Tecnología del agua

Asociaciones

  • Instituto Americano de Ingenieros Químicos
  • Instituto químico de Canadá
  • Federación Europea de Ingeniería Química
  • Instituto Indio de Ingenieros Químicos
  • Institución de ingenieros químicos
  • Organización Nacional para el Progreso Profesional de Químicos e Ingenieros Químicos Negros

Referencias

  1. ^ Cohen , 1996 , p. 172.
  2. ^ Cohen , 1996 , p. 174.
  3. ^ Swindin, N. (1953). "Conferencia conmemorativa de George E. Davis". Transacciones de la Institución de Ingenieros Químicos . 31 .
  4. ^ Flavell-While, Claudia (2012). "Ingenieros químicos que cambiaron el mundo: conocer al papá" (PDF) . El ingeniero químico . 52-54. Archivado desde el original (PDF) el 28 de octubre de 2016 . Consultado el 27 de octubre de 2016 .
  5. ^ Reynolds 2001 , p. 176.
  6. ^ Cohen , 1996 , p. 186.
  7. ^ Perkins , 2003 , p. 20.
  8. ^ Cohen , 1996 , p. 185.
  9. ^ Ogawa 2007 , p. 2.
  10. ^ Perkins , 2003 , p. 29.
  11. ^ Perkins , 2003 , p. 30.
  12. ^ Perkins , 2003 , p. 31.
  13. ^ Reynolds 2001 , p. 177.
  14. ^ Perkins 2003 , págs. 32-33.
  15. ^ Kim 2002 , p. 7S.
  16. ^ Kim 2002 , p. 8S.
  17. ^ Perkins , 2003 , p. 35.
  18. ^ Kim 2002 , p. 9S.
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Bibliografía

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