La Ingeniería Química: La Ingeniería de las Transformaciones de la Materia
La Ingeniería Química ha sido una de las más importantes ingenierías en nuestro pasado, presente y futuro, debido a la influencia considerable que ha tenido en el desarrollo industrial de la sociedad internacional y nacional. Es por ello que debemos conocer cuáles fueron sus inicios, que es la ingeniería química, sus áreas de conocimiento y su utilidad.
Un poco de historia…
En 1824, el físico francés Sadi Carnot, en su investigación "en la energía motiva del fuego", fue el primero en estudiar la termodinámica de las reacciones de la combustión en motores de vapor. Durante la década de los 1850s, el físico alemán Rudolf Clausius comenzó a aplicar los principios desarrollados por Carnot a los sistemas de productos químicos en lo atómico a escala molecular. Durante los años 1873 a 1876 en la universidad de Yale, el físico matemático americano Josiah Willard Gibbs, fue el primero en dirigir en los Estados Unidos, una serie de tres escritos, desarrolló una metodología matemática basada, en la gráfica, para el estudio de sistemas químicos usando la termodinámica de Clausius. En 1882, el físico alemán Hermann Von Helmholtz, publicó un escrito con fundamentos de la termodinámica, similar a Gibbs, pero con una base más electro-química, en la cual él demostró esa medida de afinidad química, es decir la "fuerza" de las reacciones químicas, que es determinada por la medida de la energía libre del proceso de la reacción. Después de estos progresos tempranos, la nueva ciencia de la ingeniería química comenzó a transformarse.
Los siguientes hechos demuestran algunos de los pasos dominantes en el desarrollo de la ciencia de la ingeniería química:
• 1888 - Lewis M. Norton comienza un nuevo plan de estudios en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT): Curso X, Ingeniería Química
• 1908 - Se funda el Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE).
• 1922 - Se funda la institución Británica de Ingenieros Químicos (IChemE).
Como disciplina, en sus orígenes, la Ingeniería Química era básicamente una extensión de la Ingeniería Mecánica aplicada a resolver los problemas de fabricación de sustancias y materiales químicos, que era la tarea tradicional de la química industrial. En contraste, la ingeniería química moderna está estructurada alrededor de un sistema de conocimientos propio acerca de fenómenos y procesos vinculados con la producción de sustancias y materiales mediante cambios en las propiedades físicas, químicas, o ambas, de la materia.
Debe tenerse en cuenta que en el campo de la Ingeniería Química se pueden reconocer tendencias y momentos cruciales que pueden considerarse paradigmáticos. El primero de ellos data de 1915, cuando en el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) los profesores Walker, Lewis y McAdams le dieron forma al concepto de Operaciones Unitarias como una serie de operaciones comunes a muchos procesos industriales, tales como la transferencia de energía, destilación, flujo de fluidos, filtración, trituración, molienda y cristalización; y que permitió unificar -a la vez que dar sustento científico y leyes generales- a las diversas operaciones y procesos de la naciente Ingeniería Química. Este modelo de las Operaciones Unitarias, que implicaba el estudio de estas operaciones separadas de los procesos industriales específicos, con una forma de abordar y solucionar los problemas de escala industrial fundamentalmente empírico, fue utilizado con éxito durante muchos años.
En 1960 nace el segundo gran paradigma de la Ingeniería Química con la publicación del libro "Fenómenos de Transporte" de R. B. Bird, W. E. Stewart y E. N. Lightfoot, que establece un método distinto para el análisis y estudio de los fenómenos físico-químicos, y que busca explicaciones moleculares para los fenómenos macroscópicos. El estudio de los fenómenos de transporte comprende aquellos procesos en los que hay una transferencia o transporte neto de materia, energía o momentum lineal en cantidades macroscópicas, desde el punto de vista microscópico o molécula.
Si bien los dos paradigmas citados han posibilitado la solución de muchos problemas en Ingeniería Química, hoy comienzan a configurarse desde las ciencias básicas (química, física, biología), fundamentos científicos para estructurar un nuevo enfoque que podría ampliar el horizonte de la ingeniería química y abordar problemas a los que hasta ahora se les han dado soluciones incompletas con métodos empíricos. Así, la Biología Molecular, la Ingeniería Genética y la Ingeniería Molecular (Nanotecnología) aportan conocimientos que pueden ser la base para construir un tercer paradigma de la Ingeniería Química.
¿Qué es la Ingeniería Química?
La Ingeniería Química es la rama de la Ingeniería que se dedica al estudio, síntesis, desarrollo, diseño, operación y optimización de todos aquellos procesos industriales que producen cambios físicos, químicos y/o bioquímicos en los materiales. La Ingeniería Química desempeña un papel fundamental en el diseño, manutención, evaluación, optimización, simulación, planificación, construcción y operación de plantas en la industria de procesos, que es aquella relacionada con la producción de compuestos y productos cuya elaboración requiere de sofisticadas transformaciones físicas y químicas de la materia.
Esta también se enfoca al diseño de nuevos materiales y tecnologías, es una forma importante de investigación y de desarrollo. Además es líder en el campo ambiental, ya que contribuye al diseño de procesos ambientalmente amigables y procesos para la descontaminación del medio ambiente. La ingeniería química implica en gran parte el diseño y el mantenimiento de los procesos químicos para la fabricación a gran escala. Emplean a los ingenieros químicos (al igual que los ingenieros de petróleo aunque en menor medida) en esta rama generalmente bajo título de "ingeniero de proceso". El desarrollo de los procesos a gran escala característicos de economías industrializadas es una hazaña de la ingeniería química, no de la química en su más pura expresión. De hecho, los ingenieros químicos son responsables de la disponibilidad de los materiales de alta calidad modernos que son esenciales para hacer funcionar una economía industrial.
Es por ello, que la carrera se orienta a la formación de profesionales capaces de manejar la producción de bienes y servicios en forma rentable, en condiciones de óptima calidad y compatible con el Medio Ambiente; para lo que se infunden conocimientos para la aplicación de tecnologías apropiadas con énfasis en la prevención de contaminación, bajo la filosofía de las Tecnologías “más limpias” de producción; y para la reutilización, el reciclaje, el tratamiento y la disposición final adecuada de residuos y desechos industriales y municipales, según convenga. Así como, conocimientos en el control de calidad de procesos y productos y su análisis económico. Para lo que se requiere una sólida formación en las ciencias básicas Química, Física y Matemática y en las técnicas propias de la Ingeniería Química.
Algunas áreas:
El profesional de la ingeniería química (Ingeniero Químico) se desarrolla en áreas tales como la producción, control de procesos, control de calidad, seguridad industrial, apoyo técnico-legal, seguridad e higiene, alimentos, petróleo y petroquímica, cosméticos y ecología en donde plantea, diseña, construye, opera y controla unidades para disminuir el impacto contaminante de las actividades humanas.
Referencias
