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 emplearán frecuentemente dentro del estudio de los Balances de Energía.

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 de conocimientos en áreas como la humanística, la gerencia, la economía y la administración para los análisis socioeconómicos.

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 el inventor 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 de evaluar 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 económico es 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 el producto 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 otros especialistas: 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 es la etapa final del trabajo del Ingeniero Químico, su presencia en ella es necesaria para la solución de problemas relativos a las líneas de servicios, instrumentos, etc.

Una vez que la planta ha sido construida, el arranque involucra problemas relativos a la reacción química, la separación de los productos y subproductos, la optimización, el control de calidad y el mantenimiento de la producción.

El reto del Ingeniero Químico ha sido la traducción de un concepto de laboratorio a una planta en gran escala.

En una planta, el ingeniero químico se puede ocupar de la identificación y corrección de fallas en el proceso, del diseño de mejores programas y procedimientos de operación, de la búsqueda de mejores sistemas de seguridad, de la selección de nuevas condiciones operativas que se adapten a cambios en la materia prima, necesidades del producto o características de funcionamiento del equipo, de futuros aumentos en la producción, la incorporación a la planta de nuevos equipos y la implantación de procesos más modernos.

Pero los problemas que debe resolver el Ingeniero Químico no terminan con la producción de un buen o aún el mejor producto. Es necesario protegerse de la competencia y utilizar sus habilidades para reducir costos y poder mantenerse en un mercado que se encuentra en expansión día a día.

A menudo este profesional se ocupa de la investigación a nivel industrial, ya sea sobre un proceso en particular, o bien, problemas de la ingeniería química en general, llegando a ocupar posiciones de dirección dentro de la Empresa, resolviendo no sólo problemas del proceso o del producto sino problemas que involucran la Compañía como un todo.

Como resultado de lo anterior, el Ingeniero Químico puede ocupar posiciones de administración, cuando reúne la habilidad suficiente para combinar los conocimientos técnicos con la capacidad administrativa.

De otra parte, debido a su preparación, éste puede dedicarse a la asesoría, a las ventas de equipos y productos, a la docencia, etc.

El IV Congreso Interamericano de Ingeniería Química realizado en Buenos Aires, Argentina, en 1969, aprobó las siguientes atribuciones profesionales del Ingeniero Químico: