Plan de estudios de Ingeniería Química - CUVSI

La Ingeniería Química es la ciencia y tecnología que aplica los conocimientos de Ingeniería a la Química. También se la conoció como Química Técnica. Como ciencia estudia los fenómenos de transportes, balances de materia y energía, transferencia de calor, aspectos económicos, entre otros, de las reacciones y procesos químicos; y como ciencia aplicada, técnica o ingeniería, estudia el diseño de productos químicos, la mejora del rendimiento de las reacciones químicos, entre otros objetos de estudio. Es un estudio multidisciplinar, relacionándose principalmente con la Química y la Ingeniería, pero también con la Biología, la Bioquímica, la Microbiología, la Economía, la Física, etc.

El ingeniería químico se halla capacitado para desarrollar su función en un gran número de campos relacionados con la ingeniería química, como son la propia investigación y enseñanza de la ingeniería química, y aspectos químicos industriales, de producción de materiales, de producción de sustancias y procesos bioquímicos, producción de medicamentos, lucha contra la contaminación, abaratamiento en la producción, petroquímica, etc. También puede participar en la creación y gestión de empresas relacionadas con la química. Sus conocimientos son fundamentales en crear procesos químicos, rentables y respetuosos con el medio ambiente. Mejorando el rendimiento de las reacciones químicas, se producirán medicamentos más baratos contra el cáncer y se contaminará mucho menos.

La formación del ingeniero químico contribuye a mejorar la industria química, a hacerla más rentable y menos agresiva con el medio ambiente. La mejora de los procesos químicos industriales contribuya a mejorar la vida de las personas, ya que esto por sí solo se produce cuando se producen productos, medicamentos y materiales más baratos, y al tiempo, se contamina menos.


PRIMER CURSO

Primer cuatrimestre

Matemáticas I (Álgebra lineal)
Física I (Mecánica y Ondas)
Dibujo I (Dibujo geométrico y CAD)
Química I (Principios de Química y Estructura de la Materia)
Economía y Organización de Empresas

Segundo cuatrimestre

Matemáticas II (Cálculo diferencial e integral)
Física II (Electromagnetismo y Óptica)
Estadística
Química II (Reacciones Químicas)
Informática


SEGUNDO CURSO

Primer cuatrimestre

Mecánica de Fluidos
Termodinámica Química
Química Analítica I (Principios de Química Analítica)
Química Orgánica I (Química de hidrocarburos)
Bases de la Ingeniería Química

Segundo cuatrimestre

Matemáticas III (Ecuaciones diferenciales)
Química Orgánica II (Química de compuestos oxigenados y nitrogenados)
Transmisión de Calor
Biotecnología
Economía de la Empresa


TERCER CURSO

Primer cuatrimestre

Operaciones de Separación
Bioquímica
Tecnología Energética
Optativa I
Optativa II

Segundo cuatrimestre 

Reactores Químicos
Cinética Química
Electrotecnia
Optativa III
Optativa IV


CUARTO CURSO

Primer cuatrimestre

Ciencia de Materiales
Automática y Control
Reactores heterogéneos
Optativa V
Optativa VI

Segundo cuatrimestre

Laboratorio y Experimentación en Ingeniería Química
Ingeniería Ambiental
Organización y Gestión de Proyectos
Optativa VII
Optativa VIII


Asignaturas optativas

Ingeniería Bioquímica
Ingeniería Ambiental
Gestión de Residuos
Contaminación Atmosférica
Tratamiento de Aguas
Bioquímica
Microbiología
Química Inorgánica I (Química de los elementos no metálicos)
Química Inorgánica II (Compuestos de coordinación y organometálicos)
Química Orgánica III (Química orgánica heterocíclica y productos naturales)
Química Inorgánica III (Química de los elementos metálicos)
Química Analítica III (Análisis instrumental óptico)
Química Inorgánica IV (Química inorgánicos de estructura compleja)
Química Analítica IV (Análisis instrumental electroquímico)
Química Física IV (Electroquímica)
Química Inorgánica III
Química Inorgánica IV
Química Orgánica III
Química Orgánica IV
Industrias Alimentarias
Matemáticas IV (Cálculo diferencial e integral de funciones de varias variables)
Introducción al Derecho Mercantil, de la Competencia y de la Propiedad Industrial
Fundamentos de Marketing


Facultad de Ciencias Químicas

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Objeto de estudio de la Ingeniería Química

El objeto de estudio de la Ingeniería Química, es decir, las partes que suele estudiar son las siguientes:

•  Introducción y métodos de cálculo:

- Análisis dimensional y teoría de la semejanza.
- Métodos numéricos.

• Balances:

- Materia.
- Energía.
- Cantidad de movimiento.

• Operaciones unitarias:

- Físicas:

o Transferencia de materia: destilación, absorción, extracción.
o Transferencia de calor: cambiadores de calor.
o Transferencia de cantidad de movimiento: flujo de fluidos.

- Químicas: reactores.

• Procesos industriales.


Temas de Ingeniería Química:

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Evolución histórica de la Ingeniería Química

La Ingeniería Química es una ciencia reciente, puesto que su nebuloso nacimiento puede fijarse en el siglo XIX. En todo caso, los procesos que esta nueva ciencia engloba y estudia, son bastante más antiguos. Así, la filtración ya era usada por los egipcios. Los romanos conocían la teoría básica del flujo de fluidos, en el siglo XIII se conocía y practicaba la destilación, y en el XVI se empleaba habitualmente la evaporación.

En 1824, el físico francés Sadi Carnot fue el primero en estudiar la termodinámica de las reacciones de la combustión en motores de vapor, y en la mitad de la década del siglo XIX, 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 estadounidense Josiah Willard Gibbs, fue pionero en desarrollar una metodología matemática, basada en gráficas, 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.

A finales del XIX las plantas químicas se diseñaban como una ampliación de los procesos de laboratorio. Los ingenieros que trabajaban en estas industrias se van especializando en los procesos que emplean las plantas en las que trabajan. Esto permite constatar el hecho de que la formación de estos profesionales no se correspondía con los conocimientos de los ingenieros y los químicos al uso, se impone pues, crear otra profesión.

En 1888 C.F. Davis, entonces en el Instituto de Tecnología de Manchester, introduce en los planes de estudio la Chemical Engineering o Ingeniería Química, publicando en 1901 el Handbook of Chemical Engenieering, Manual de Ingeniería Química, libro que puede considerarse el primer tratado de esta nueva ciencia. Ese mismo año, Lewis M. Norton comienza un nuevo plan de estudios en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT): Ingeniería Química.

Hay tres momentos cruciales en el desarrollo de la Ingeniería Química. El primero, se produce en 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 base científica y leyes generales, a las diversas operaciones y procesos de la naciente Ingeniería Química.

El segundo se da en 1960, con la publicación del libro Fenómenos de Transporte de R. B. Bird, W. E. Stewart y E. N. Lightfoot. El estudio de los fenómenos de transporte comprende aquellos procesos en los que hay una transferencia o transporte neto de materia o energía en cantidades macroscópicas, desde el punto de vista microscópico o molecular.

Hoy día, se puede decir que la Ingeniería Química está viviendo su tercer momento crucial porque actualmente 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.

Temas de Ingeniería Química:

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Objetivos de la Ingeniería Química

Para Catalá es la Ciencia que concibe, proyecta, hace construir, hace funcionar las instalaciones donde se puedan llevar a cabo una reacción química a nivel industrial, o bien, una operación de separación inmediata.

La Ingeniería Química tiene como objetivos 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.

La Ingeniería Química 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 compatibles y procesos para la descontaminación del medio ambiente.

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Definición de Ingeniería Química

La Química Orgánica e Inorgánica caracterizan una serie de compuestos, estudiando las reacciones que tienen lugar entre ellos. Además del estudio de los mismos, su objetivo es intentar sintetizar estos compuestos sin saber si van a tener una utilidad inmediata para el hombre.

La Química Física o Fisicoquímica investiga leyes generales de comportamiento de la materia de modo que puedan aplicarse a un gran número de compuestos pero sin conceder importancia a la aplicación inmediata de dichos compuestos.

La Ingeniería Química se sustenta, entre otras ciencias, sobre las otras tres ciencias químicas mencionadas. A partir de estas tres bases (orgánica, inorgánica y quimicofísica) enuncia leyes basadas en principios físicos y químicos que sean de una utilidad inmediata a la química industrial.

Introduce procedimientos de diseño de las diversas operaciones que tienen lugar en una planta química mediante un mayor conocimiento de los fenómenos físicos y químicos que tienen lugar en el proceso con el objetivo de provocar la realización de productos de un mayor valor económico. Mejorar técnicas de trabajo y desarrollar procesos para economizar tiempo y costos.

De esta manera, la Ingeniería Química no posee límites perfectamente definidos, ya que está muy relacionada con otras ciencias, por todo ello existen varias definiciones de esta ciencia, no siendo ninguna de ellas, por si solas, completamente satisfactoria.

- AIChE, Instituto de Ingenieros Químicos de EEUU (1922), define la Ingeniería como la ciencia que estudia  cuantitativamente las operaciones unitarias.

- Catalá (1951) habla del "arte" de concebir y hacer funcionar una planta química.

- While (1952) describe la Ingeniería Química como una ciencia que basada en las matemáticas, la física y la química, se ocupa del diseño de plantas químicas. También hace referencia a los aspectos económicos, humanos y técnicos del proceso. Consecuentemente, extiende la Ingeniería Química a todos los procesos en los que se cambian las propiedades de los materiales.

- AIChE (1954). Dice que la Ingeniería Química resulta de la aplicación de los principios físicos y químicos, junto a relaciones humanas y económicas para el estudio y diseño de procesos de cambio de estado, energéticos o de composición. Esto nos permite describir el paso desde un proceso de laboratorio a un proceso en una planta industrial, pasando por la etapa de planta piloto.

- P. de Goof (1964) define la Ingeniería Química como el conjunto de métodos y técnicas usadas por los ingenieros en la industria química.

- H.F Rose (1968) extiende la definición hacia la ciencia de fabricación rentable de productos químicos.

A nivel industrial los productos químicos se clasifican:

1.- Compuestos químicos de base. Son sustancias que se producen directamente a partir de materias primas por simple purificación o por transformaciones muy simples realizadas a gran escala. Se producen en gran cantidad y con características iguales para todos los fabricantes. Como, por ejemplo, ácido sulfúrico, amoniaco, cloro, etileno, pasta de celulosa. Estos compuestos sufren una transformación.

2.- Compuestos intermedios. El número no es excesivamente elevado. No se utilizan directamente por el consumidor. La calidad sí depende del fabricante que lo sintetice.

3.- Compuestos terminados. Se sintetizan en industrias transformadoras. Cada fabricante le da unas características finales aunque algunos todavía no son válidos para los consumidores y sufren una adición de compuestos o una manipulación para su posterior consumo.

En los compuestos se producen una cadena de transformaciones. Por ejemplo, en el amoniaco, la materia prima del nitrógeno es el aire y la del hidrógeno es el petróleo. A partir del amoniaco obtenemos el ácido nítrico y con este fabricamos los abonos nitrogenados.

Otra serie es la del etileno el cual se obtiene al destilar el petróleo, o a partir de la destilación del gas natural. Del etileno llegamos al óxido de etileno y al cloruro de etileno que sirve para fabricar plásticos de policloruro de vinilo (P.V.C.).

Los productos farmacéuticos proporcionan un alto rendimiento económico gracias a su gran especificidad y pequeña producción.

La Ingeniería Química pretende un cambio de escala  del nivel de laboratorio a nivel industrial. Intenta dividir los procesos globales en pequeños procesos que se repiten mecánicamente dando las operaciones unitarias.

La palabra Ingeniería química procede de los vocablos "Chemical engineering" y de "Genie chimique", aceptándose actualmente más que el término también usado de Química Técnica.

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