Quimica

Capítulo 1. Conceptos Básicos

INTRODUCCIÓN En este capítulo se analizará el objetivo de la Ingeniería Química, su campo de acción, la relación con otras áreas e ingenierías y sus aplicaciones. Se mostrará el papel de los Balances de Materia y Energía dentro del campo de acción del Ingeniero Químico. Se presentarán algunos conceptos básicos que es necesario conocer y que se emplearánfrecuentemente dentro del estudio de los Balances de Energía.

1.1 INGENIERÍA QUÍMICA. La Ingeniería Química es la parte de la Ingeniería que estudia las transformaciones físicas y químicas a que deben someterse las materias primas para obtener productos deseados y las fuentes básicas de energía para obtener formas superiores de ésta, así como mejorar y operar procesos existentes para que sean seguros,confiables, eficientes y económicos. Se ocupa del diseño, especificaciones, modo de manejo y control de los equipos y aparatos en que se llevan a cabo estas transformaciones. Para conseguirlo, la Ingeniería Química se apoya en conocimientos que le aportan áreas como la Física, la Química, las Matemáticas y, especialmente, la Fisicoquímica para los análisis desde el punto de vista técnico y deconocimientos en áreas como la humanística, la gerencia, la economía y la administración para los análisis socioeconómicos.

1.2 CAMPO DE ACCIÓN DEL INGENIERO QUÍMICO. La tarea del Ingeniero Químico comienza con la información química y física básicas desarrolladas por el Químico en el laboratorio, quien encuentra un nuevo producto cuyas características y ventajas parecen claras. En su obtención elinventor trabaja con pequeñas cantidades, no necesita hacer análisis económicos, la eficiencia de la reacción puede ser muy baja y pueden obtenerse gran variedad de subproductos. Como un primer paso, el Ingeniero Químico debe decidir si es un proyecto de interés al cual su Empresa puede dedicarle dinero a una investigación mas profunda. El grupo de ingeniería de la compañía se da a la tarea deevaluar las posibilidades de construir una

planta para la masificación del producto. Con la ayuda del Químico estudia la producción; asesorándose de los especialistas en mercadeo, asume el precio de venta y calcula los costos de manufactura. Si estas condiciones no son favorables el proyecto será abandonado, aunque puede hacerse revisión de los rendimientos y los precios. Si el análisis económicoes exitoso, el Ingeniero Químico puede pasar a un estudio de laboratorio más profundo y luego a la verificación de esos planteamientos en una planta piloto, para ello requiere de un grupo calificado de expertos. Los estudios son hechos en pequeñas plantas, que producen unos 50 Kg. por día y donde se estudian los rangos apropiados de temperatura, presión, composición, tiempo, etc., para hacer elproducto económico. Si los estudios de planta piloto son favorables se procede al escalado de la planta. Se realizan los cálculos de balances de materia y de energía así como del tamaño aproximado de equipo, una tarea obvia del Ingeniero Químico. Los detalles de diseño de los aparatos y de la planta como controles, redes eléctricas, obras civiles, construcciones, etc., son hechos por otrosespecialistas: ingenieros mecánicos, electricistas, civiles, arquitectos, etc. El equipo de la planta se divide en dos clases principales: por un lado están las unidades donde ocurren cambios químicos, por el otro se encuentran los equipos donde ocurren las transformaciones físicas. El primer tipo se estudia en el plan de estudios de la carrera de Ingeniería Química en la asignatura Diseño de Reactores,área que ha tenido un notable desarrollo en los últimos años. El segundo tipo es más susceptible al estudio analítico, el cual se inició desde 1920 y el desarrollo de la Ingeniería Química lo conoce, en las últimas tres décadas, con el nombre de Operaciones Unitarias. Como tal se estudia en los pensum, siendo las operaciones de separación una de las más importantes La construcción de la planta no...