Prospectiva de La Ingenieria Quimica PPT

7/26/2019 Prospectiva de La Ingenieria Quimica PPT

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M E X I C O

Prospectiva de la Ingeniería Química

Enrique Aguilar Rodríguez

22 de Octubre de 2009

Coloquio de Especialidades 2009

Academia Mexicana de Ingeniería



M E X I C OContenido

Los Retos y el FuturoLos Retos y el Futuro

El PresenteEl Presente

Hacia la SustentabilidadHacia la Sustentabilidad

El Origen y el PasadoEl Origen y el Pasado










M E X I C O

El Nacimiento de las IngenieríasFundamentales

Ing. Civi l

Ing. Mecánica

Ing. Eléctrica yElectrónica

Ing. Química

Ing. Aeronáutica

Escuela de Puentes y

Caminos, Francia

Máquina de Vapor porJames Watt, Escocia

Después de los trabajossobre electricidad porEdison en Estados Unidos

Máquinas a combustible y

Automóvil en serie,Inglaterra y EUA

Aviación por losHermanos Wright,

EUA



M E X I C O

Los Antecedentes dela Ingeniería Química

CALOR MAQUINA MOVIMIENTO

LA MAQUINA DEVAPOR

EL MOTOR ACOMBUSTIBLE

Carbón

Gasolinay Diesel

Combustión

1825

1876

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M E X I C O

La Ingeniería (Mecánica y Eléctrica) del Siglo XIXNO tenía respuestas para:

• Cómo identificar los componentesdel petróleo, sus propiedades y sucomportamiento

• Cómo procesar el petróleo a grandesvolúmenes y en forma continua

• Cómo diseñar los equipos deproceso cuando hay

transformaciones químicas

Surge unanuevaEspecialidad:

La IngenieríaQuímica

1888



M E X I C O

¿Qué es Ingeniería Química?

La definición que aparece actualmente en laConstitución del Instituto Americano de IngenierosQuímicos (AIChE), actualizada en 2003, y que esaceptada universalmente, es:

Ingeniería Química es la profesión en lacual el conocimiento de la matemáticas,la química y otras ciencias básicas,obtenido por el estudio, la experiencia y

la práctica, es aplicado con juicio paradesarrollar rutas económicas en el usode los materiales y la energía, parabeneficio de la humanidad.



M E X I C O

Los Albores de la Ingeniería Química

Quizá el primer evento en que se concibeun proceso químico industrial sea laproducción de ácido sulfúrico en 1729. El1er. Proceso industrial es el procesoLeBlanc para producción de detergentes.

Con la Revolución Francesa en 1789,

surgen las demandas de igualdad, que entérminos prácticos significa dignificar lavida humana y aparece entonces lanecesidad de sustituir la “ fuerza bruta”del hombre por máquinas, que sedesarrollan rápidamente.

Jacob Berzelius

En 1835, Berzelius publ ica su TeoríaGeneral sobre la Catális is, que será elprimer paso para estudiar las reacciones

químicas desde un punto de vista causa-efecto.

Sadi CarnotNo es casual que en 1824, Carnot publicasu gran obra Reflexions sur la puissancemotr ice du feu que sienta las basesteóricas de los ciclos termodinámicos yla segunda ley, que son el fundamentodel desarrollo de las máquinas de vapory los motores a combustible y prepara

las bases de lo que será más tarde latermodinámica, cimiento fundamental dela futura ingeniería química.

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.rsc.org/ej/FD/2003/b210795n/b210795n-f2.gif&imgrefurl=http://pubs.rsc.org/ej/FD/2003/b210795n/&h=457&w=614&sz=92&hl=es&start=55&tbnid=vCTYkF9AyKPyVM:&tbnh=101&tbnw=136&prev=/images%3Fq%3DBERZELIUS%2BGeneral%2BTheory%2BCatalysis%26start%3D42%26gbv%3D2%26ndsp%3D21%26hl%3Des%26sa%3DN

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.carondelet.pvt.k12.ca.us/Family/Science/GroupIVA/berzelius.gif&imgrefurl=http://www.carondelet.pvt.k12.ca.us/Family/Science/GroupIVA/silicon.htm&h=259&w=219&sz=25&hl=es&start=20&tbnid=qTyIDsQzaASMBM:&tbnh=112&tbnw=95&prev=/images%3Fq%3DBERZELIUS%26gbv%3D2%26hl%3Des%26sa%3DG



M E X I C O

El nacimiento de la Ingenieria Quimica

En 1887 George E. Davis, un inspector de plantasindustriales, y considerado el padre de la IngenieríaQuímica, ofrece 12 cursos sobre “ la operación de los

procesos químicos” y convoca a la formación de unanueva profesión: la Ingeniería Química, en la

Universidad de Manchester, Inglaterra, en 1888. En1901 escribe el “ Handbook of Chemical Engineering”

considerado como el primer texto de la profesión.

En 1888 Lewis M. Norton ofrece el primer programa decursos de “ Ingenieria Quimica” , de 4 años, en el

Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) EUA.

El año de 1888 es considerado universalmente comoel de la fundación de la Ingeniería Química.

George E. Davis (1850-1906)

Lewis M. Norton(1855-1893)

Instituto Tecnológico de Massachussets.Universidad de Manchester, Inglaterra

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:MIT_Seal.png



M E X I C O

La consolidación de la profesión ylas Operaciones Unitarias

Arthur D. Litt le en el MIT

Operaciones Unitarias

“ Cualquier proceso químico, acualquier escala, puede sercomprendido a través de una seriede lo que podemos llamarOperaciones Unitarias, comopulverización, secado, cristalización,fil tración, evaporación y otras. Elnúmero de Operaciones Unitarias no

es muy grande y relativamente pocasde ellas se encuentran en un procesoparticular”

Arthur D. Li ttle, MIT, 1915

1er. Anuncio solic itando Ingenieros Químicos

para el Laboratorio de Arthur D. Little en el MITen los Estados Unidos (1920)

“ la Ingeniería Química… no es una mezcla

de química e ingeniería mecánica, sino una

ciencia por sí misma, cuya base la

conforman las Operaciones Unitarias, que

en su propia secuencia y coordinación,

consti tuyen un proceso químico, tal comose realiza a escala industrial”



M E X I C O

El Objeto de la Ingeniería Química

Sujeto Objeto de Estudio Propósito

Médico

El

Cuerpo

Humano

La

Salud

Ingeniero

Químico

La

Planta

Química

Generar

productos

en

forma

rentable

y

competitiva,

con

cumplimiento

de

restricciones

de

sustentabilidad



M E X I C O

Las Funciones de laIngeniería Química

Educación Investigación Tecnologíae Innovación

Diseño:

IngenieríaBásica

Procura Construcción Operación yMantenimiento

Diseño:

Ingenieríade Detalle

Ingeniería Económica y Finanzas

Preservación del Ambiente y la Seguridad

Sustentabilidad

Administración

La Planta Química de Proceso



M E X I C O

Escuelas de Ingeniería Química en México

Escuela Nacional de Industrias Químicas

En 1916, por Decreto Presidencial del entonces Presidente de laRepública, General Venustiano Carranza, se crea la EscuelaNacional de Industr ias Químicas que en febrero de 1917 seincorpora a la UNAM ( hoy Facultad de Química).

En 1941 se crea el Inst ituto de Química siendo la especialidadimpartida fue Química Orgánica.

En 1941 se inicia la carrera de Ingenieros Petroquímicos en laEscuela Superior de Ingeniería y Arquitectura del IPN. ( ESIA ).

EN 1948 nace la Escuela Superior de Ingeniería Química eIndustrias Extract ivas del IPN (ESIQIE) con las carreras de

Ingeniería Química Industrial, Ingeniería Metalúrgica e IngenieríaPetroquímica.

Hoy en día exis ten 164 escuelas en México que ofrecen la carrera,bajo diversas modalidades.

En 1958 se crea en México el Inst itu to de Ingenieros Químicos

(IMIQ), la institución que agrupa a los Ingenieros Químicosmexicanos.

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://bp2.blogger.com/_0IqYv3gPXDM/RwMAIVnIOBI/AAAAAAAAAAk/kMH1RFbuagE/s400/logo-unam-trans1.gif&imgrefurl=http://imperiofalactico.blogspot.com/2007/10/por-educacin.html&h=357&w=319&sz=199&hl=es&start=8&tbnid=Aypv_MIpsWMenM:&tbnh=121&tbnw=108&prev=/images%3Fq%3Dunam%2Blogo%26gbv%3D2%26hl%3Des%26sa%3DG



M E X I C O

Ingenieros Mexicanos que tienen reconocimientoen México y en el mundo

Agustina Solorzano Rojas

Mario Molina Enriquez y

Luis Miramontes Cárdenas

Alberto Urbina del Raso

Victoria de Mora Vizcaino

Estanislao Ramirez Ruiz

Carlos López MoraErnesto Domínguez Quiroga

Andrés Manuel del Río +Victoria de la Mora Vizcaíno +, 1ª. mujer Ing. Q. 1917

Estanislao Ramírez Ruiz +, Padre de la Ing. Química en México

Maria Virginia Monfort González +, 1ª. Ced. Prof a una Mujer Ing.Q 1949 Agustina Solórzano Rojas 1ª. Egresada de la ESIQIE y pionera IMIQ

Alberto Urbina del Raso +Luis Ernesto Miramontes Cárdenas +Carlos López Mora +

Mario Molina Enríquez (Premio Nobel de Química)Cesar Octavio Baptista Montes +Ernesto Domínguez Quiroga +



M E X I C O

Empleo y Actividades Productivas

DISTRIBUCION DEL EMPLEO EN LOS ESTADOS UNIDOS

28

17

413

3

13

4

4

2

5 3

4

Industria Química

Combustibles

Electrónica

Alimentos

Materiales

Biotecnología

Celulosa

Ingeniería

IDT

Ambiente

Negocios

Otros

INGENIEROS QUIMICOS, 2008



M E X I C O

Empleo y Actividades Productivas

?

DISTRIBUCION DEL EMPLEO EN MEXICO

INGENIEROS QUIMICOS, 2008

Industria Química y

PetroleraComercio y Servicios

Alimentos

Metalurgia

Minería

Construcción

Vestido

Transporte

Electricidad

Otros no Relacionados










M E X I C OQuímica industrial

Petróleo

Acido Sulfúrico

Soda Ash (Detergentes)

Gasolina

Siglo

XVII

La Evolución incesante

Ciencia de la Ingeniería Química

Termodinámica Dinámica Fluídos Cinética Control Computación

Catálisis

Reactores

Cinética

Superficies

Fenómenos

Transporte

•Equilibrio de

Fases

-

Transferencia

de Masa

-Microestructu-

ras

Teoría Control

Optimización

Simulación

Modelamiento

CAD

1975

Azufre

Sal de Mar

1915

1950

Operaciones Unitarias

Agitación

Mezclado

etc.

Catálisis

Intercambio de Calor

Combustión

Destilación

Extracción

Absorción

etc.

Preparación Reacción Separación

Reciclo

Productos

Subproductos

Efluentes

Materias

Primas

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http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.pclaunches.com/entry_images/0207/21/motion-computing_c5.jpg&imgrefurl=http://www.pclaunches.com/notebooks/motion_computing_c5_tablet_pc.php&h=320&w=440&sz=33&hl=es&start=60&um=1&tbnid=N4tu5TL2g9TpTM:&tbnh=92&tbnw=127&prev=/images%3Fq%3Dcomputing%26start%3D42%26ndsp%3D21%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DN

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http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.sciencenews.org/articles/20040207/a4499_2192.jpg&imgrefurl=http://www.sciencenews.org/20040207/bob8.asp&h=252&w=260&sz=15&hl=es&start=10&um=1&tbnid=uF-lBnUj_-GWmM:&tbnh=109&tbnw=112&prev=/images%3Fq%3Dcatalytic%2Bmaterials%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DG

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M E X I C O

Sistemas de la Ingeniería Química

Año2008+

Año1975

metros

s e g u n d o s

10-1210+310-310-610-9 10+6100

10-12

10-9

10-6

10-3

100

10+3

10+6

IngenieríaMolecular

y nanocinética

catálisis

Ambiente

Dinámica de FluídosTermodinámicaQuímica de

reacciones

Transporte

OperacionesUnitarias

La Evolución incesante,la Micro y la Macro Escala



M E X I C O

metros

10-1210+310-310-610-9 10+6100

Ingeniería

Moleculary nano

cinética

catálisis

Ambiente

Química dereacciones

Transporte

OperacionesUnitarias

La Micro, Meso y Macro Escala

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M E X I C O

Las 10 Contribuciones más relevantes dela Ingeniería Química a la Humanidad

Las separación de los átomos ysus isótopos

La producción de polímerosplásticos

1 2

El conocimiento de las funcionesdel cuerpo humano y elaboraciónde herramientas y órganosartificiales

La producción masiva yeconómica de antibióticos

3 4

Producción de combustibles y

petroquímicos a partir delpetróleo y el gas natural

La producción de hules sintéticos9 10

Los procesos y sistemas para elcuidado del ambiente Los ferti lizantes y elprocesamiento de alimentos

7 8

La producción de fibras y telassintéticas

La producción de oxígeno puro yotros compuestos del aire

56








Có h l i d l P di



M E X I C O

Cómo han evolucionado los Paradigmasimpulsores de la Ingeniería Química

En sus inicios, la preocupación de laprofesión era producir productosnuevos y combustibles (fines del sigloXIX).

ProducirCombustibles

y Productos Químicos

Procesar y Controlarlas emisiones

Establecer Productos y Procesos queaseguren la Sustentabilidad de la

Industria

Restriccionesómicas

Restricciones Ambientales

Restricciones parala Sustentabil idad

Mínimas Restricciones

Hoy en día, el paradigma de laSustentabil idad del p laneta es unarestricción central en la producciónde energía y productos químicos, que

está revolucionando el enfoque de laprofesión

Optimizar la Rentabi lidad delos Procesos

EconMás tarde surgió la necesidad deeficientar los procesos a fin deproducir los a gran escala y conmayores util idades (Primera mitad delsiglo XX)

A partir de la segunda mitad del sigloXX surgen las preocupacionesambientales que generanrestricc iones para los procesos yproductos de la industria química



M E X I C O

El futuro de la Ingeniería Química(7º. Congreso Mundial de Ingeniería Química, 2005)

LAS AREAS DE TRABAJO MLAS AREAS DE TRABAJO M Á ÁS RELEVANTES PARAS RELEVANTES PARAEL INGENIERO QUIMICO DEL SIGLO XXIEL INGENIERO QUIMICO DEL SIGLO XXI

SALUD,SALUD,

SEGURIDAD YSEGURIDAD YMEDIO AMBIENTEMEDIO AMBIENTE

• Procesos Ambientales

• Prevención dePérdidas

• Modelos de Riesgoy Seguridad

BIOPROCESOS EBIOPROCESOS E

INGENIERIA DEINGENIERIA DEBIOSISTEMASBIOSISTEMAS

• IngenieríaBioquímica

• Fármacos

• Toxicología

ENERGIA,ENERGIA,

ALIMENTOS Y ALIMENTOS Y AGUA AGUA

• Tecnologías de Conversiónde Energía y Utilización deFuentes Alternas

• Manejo y Tratamiento de Agua

• Procesamiento de Alimentos y Bebidas

• Tecnología QuímicaSustentable

• Procesos QuímicosSustentables

• Productos QuímicosLimpios

SUSTENTABILIDADSUSTENTABILIDAD

C i i t d l P bl ió M di l



M E X I C O

Fuente: United Nations, World Population Prospects, The 2005 Revision; y estimaciones del Population Reference Bureau, 2005

Crecimiento de la Población Mundial1750–2150

Población en miles MM

0

2

4

6

8

10

1 7 5 0

1 8 0 0

1 8 5 0

1 9 0 0

1975

2 0 0 0

2 0 5 0

2 1 0 0

2 1 5 0

20006100 Millones

Se dupl ica

PaÍses menos

desarrollados

Paises más desarrollados

1 9 5 0

2025



M E X I C O

Existencia de Vehículos a nivel Mundial*

* Fuente: Aguilar E., Rev. IMIQ, Vol 1-2, pp.5-12, 2002

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

1751 1771 1791 1811 1831 1851 1871 18911911 1931 1951 1971 1991** Fuente: Carbon Dioxide Information Analysis Center (CIDAC),httpp://cdiac.esd.ornl.gov/trends/trends.htm

Evolución de las EmisionesMundiales de CO21751 – 2000 **

1930 1950 1980 1996 20202002

200

400

1000

800

600

Mundial

Estados

Unidos

Año

Millones

MM Ton Carbono (C)



M E X I C O

La Prospectiva del Pico del Petróleo










M E X I C O

La Industria Química ante el desequilibrio natural

• La industria química ha generado dos

tipos de productos “ no naturales” : – Productos Químicos Sintéticos (plásticos, hules,

fibras)

– Energía Térmica con generación de gases decombustión (CO2, SOx,NOx, etc.)

… que probablemente han roto el equilibrio de losciclos geobioquímicos



M E X I C O

Es una trayectoria y forma de vida quese sigue para permitir a la humanidadllenar sus necesidades de salud,

ambientales, sociales y económicas,sin comprometer el progreso de lasfuturas generaciones

El Concepto de Sustentabilidad

“ La Sustentabilidad es un camino demejora continua, por el cual los

productos y servicios requeridos porla sociedad, se producen y entregancada vez con menos impacto negativopara la Tierra”

AIChE

L 8 G d R t d l I i í Q í i



M E X I C O

Los 8 Grandes Retos de la Ingeniería Químicapara la Sustentabilidad

Ingeniería yQuímica “ verde” A

n á l i s i s d e l o

s

C i c l o s d e V

i d a

T ox i c

ol o gí a

M a t e r i a

s P r i m a

s

R e n o

v a b l

e s

CombustiblesRenovables

E d u c a c

i ó n

p a r a

l a S u s t e n t a b i l i d

a d

E f i c i e n c i a

E n e r g é t i c a

S e p a r a c i ó n ,

C a p t u r a

y U s o

d e l C

O 2

1

8

6

2

37

5

4

Una Visión de Largo Plazo para la



M E X I C O

Paradigmas

Actuales

2006 2100 Año

Combustibles

Fósiles

Procesosintensivos enconsumo de

energía

Procesosgeneradoresde efluentesindeseables

Ignorancia delos sistemas

vivos

Gran Visión

de Futuro

Energíarenovable

Ceroemisiones

Conocimientoy respeto a lossistemas vivos

Materiasprimas

renovables

Gran Visión

de Futuro

Energíarenovable

Ceroemisiones

Conocimientoy respeto a lossistemas vivos

Materiasprimas

renovables

2025

Combustiblesrenovables

Conocimiento yaplicación de los Ciclos

de Vida

Cargas químicasrenovables

Química e ingeniería“verde”

EfectosToxicológicos

Declinación de

combustibles

fósiles

Combustiblesrenovables

Conocimiento yaplicación de los Ciclos

de Vida

Cargas químicasrenovables

Química e ingeniería“verde”

EfectosToxicológicos

Declinación de

combustibles

fósiles

Una Visión de Largo Plazo para la

Sustentabilidad

Reducir laintensidadenergética

Retos

Manejoadecuado del

carbón

Desarrollo de lacultura de

Sustentabilidad

Predominancia de

combustibles

fósiles


Retos

Manejoadecuado del

carbón


Sustentabilidad

Predominancia de

combustibles

fósiles


Retos

Manejoadecuado del

carbón


Sustentabilidad

Predominancia de

combustibles

fósiles

Una estructura para la enseñanza



M E X I C O

Ingeniería Económica Optimización

Generación de Valor

Una estructura para la enseñanzade la Ingeniería Química

Ingeniería deProcesos

Ingeniería deProductos

InnovaciónTecnológica

Flujo deFluidos

Transferenciade Calor

Ingeniería deReactores

Procesos deSeparación

Termodinámicay

Balance deMateria yEnergía

Química

Bioquímica

Química eIngeniería

Verde

Toxicología

RecursosNaturales

Ciclos deVida

Energía yCombustibles

Procesamientode Efluentes

Sustentabilidad

Diseño yOperaciónIndustrial

Sustentable



M E X I C O

La Ingeniería Química seguirá contribuyendopara que las nuevas generaciones de la humanidadalcanzen la Utopía: lograr un mundo feliz, en paz ypróspero;

cuando todos los seres humanos obtengan losbeneficios de la ciencia, la tecnología y la cultura

y aprendan el valor y el gozo de la vida,cuando sean capaces de hacer una distribuciónequitativa y justa de los recursos naturales y del

conocimiento,

en comunión y con respeto a la naturaleza que, en sugran diversidad, ha dado cobijo a las generaciones

anteriores. Enrique Agui lar Rodríguez



M E X I C O

Gracias…

[email protected]

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