DEFINICIONES DE INGENIERÍA QUÍMICA
    PRINCIPIOS FUNDAMENTALES
    PERFIL DEL TÍTULO EN ESPAÑA
    LA INDUSTRIA QUÍMICA EN ESPAÑA

   Estudio Realizado por profesores del Departamento de Ingeniería Química de la UCA

   DEFINICIONES DE INGENIERÍA QUÍMICA

 

      Desde su aparición se han dado múltiples definiciones de la Ingeniería Química, que se han ido modificado y adaptando de acuerdo con la evolución de esta disciplina. A pesar de ello, en todo momento ha quedado reflejado el carácter de ciencia aplicada, orientada a la concepción, diseño, construcción y operación de los procesos industriales para la fabricación de productos químicos de interés comercial. A continuación se exponen algunas estas definiciones que, sin duda, permitirán acotar el campo de actuación de la Ingeniería Química.

 

DEFINICIÓN

AUTOR

"La Ingeniería Química es la rama de la Ingeniería relacionada con el desarrollo y aplicación de los procesos de producción en los que se producen cambios físicos y/o químicos de los materiales. Estos procesos constan generalmente de una serie coordinada de operaciones básicas físicas y procesos químicos unitarios. El trabajo del Ingeniero Químico se relaciona primordialmente con el diseño, la construcción y/o la operación de los equipos y plantas en las que se desarrollan estas operaciones y procesos unitarios. La Química, la Física y las Matemáticas son las ciencias subyacentes en la Ingeniería Química y la Economía su guía práctica”.

AIChE. 1935

""... es el arte de concebir, calcular, proyectar, hacer construir y hacer funcionar las instalaciones donde se lleva a cabo, a escala industrial, cualquier transformación química u operación física de separación inmediata

E.F. Letort[1], Ecole Nat. Superieure des Industries Chimiques de Nancy. 1961

"La Ingeniería Química es una rama de la Ingeniería, relacionada con los procesos en los que la materia sufre un cambio de composición, contenido energético o estado físico, con los medios necesarios para el procesado, con los productos resultantes y con su aplicación en la consecución de objetivos útiles. La Ingeniería Química tiene sus fundamentos en las Matemáticas, la Física y la Química. Sus operaciones se desarrollan sobre la base de los conocimientos aportados por estas ciencias, por otras ramas de la Ingeniería, por la Biología y por las Ciencias Sociales. La práctica de la Ingeniería Química consiste en la concepción, desarrollo, diseño y aplicación de los procesos mencionados y sus productos. También concierne a la práctica de la Ingeniería Química el desarrollo económico, el diseño, la construcción, la operación, el control y la dirección de plantas industriales para estos procesos, la investigación y la enseñanza en estos campos".

Instituto de Ingenieros Químicos del Reino Unido (IChemE). 1982

“La ingeniería Química es una disciplina que sistematiza los conceptos físicos, químicos y de otras áreas auxiliares para su aplicación al diseño, desarrollo y operación de procesos a escala industrial. La Ingeniería Química participa no sólo en la industria química que le es propia, sino en otros sectores industriales como la minería, la metalurgia, los materiales de construcción, la tecnología de los alimentos, el tratamiento de vertidos y residuos, la producción de energía, etc. El papel del Ingeniero Químico se orienta al estudio del cambio de la composición, o del estado físico o del contenido energético que experimentan los materiales en el proceso industrial”.

Calleja y col. 1999


 


[1] Letort M. (1961) Le Gènie Chimique. Chem. Eng. Sci. 86, 53.

 

   PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

 

El campo de la Ingeniería Química abarca, desde el planteamiento de las posibles alternativas a un problema de transformación de recursos, hasta la puesta en marcha y control del funcionamiento del proceso. Todo ello ha de analizarse con criterios económicos, pero sin olvidar el entorno físico en el que se sitúa, por lo que también han de tenerse en cuenta (y así lo demanda la sociedad, cada día con mayor insistencia), los factores medioambientales y de seguridad.

 

En el diagrama de flujo de cualquier proceso químico se observa que la transformación de materias primas en productos se realiza mediante una serie coordinada de etapas u operaciones. Estas etapas se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:

 

  • Etapas preparatorias de la reacción u operaciones previas de acondicionamiento

  • Etapas de reacción química

  • Etapas de separación y acabado de los productos de la reacción

  • Etapas de purificación de los productos

 

En la primera de las etapas anteriores, las materias primas son sometidas a una serie de cambios, con el fin de que adquieran las condiciones necesarias para poder llevar a cabo de forma práctica la transformación química deseada. Entre las condiciones a fijar se encuentran la temperatura, la presión, el grado de pureza, el estado de agregación y el tamaño. En general, son operaciones de tipo de físico, aunque, naturalmente, hay excepciones.

 

En las etapas de reacción química se produce la transformación de unas materias o reactantes, con una determinada composición o naturaleza química, en productos que tienen una composición o naturaleza química diferente. Los productos obtenidos se separan de los reactivos no convertidos (que se reciclan) y de los subproductos, mediante las etapas de separación de los productos de la reacción. Finalmente, en las etapas de purificación de los productos se eliminan las impurezas que llevan éstos, para poder alcanzar las especificaciones exigidas para su venta.

En la figura 1.12, además, se muestran las operaciones destinadas tanto a la recuperación de  energía y materiales, como a tratamientos para conseguir efluentes inocuos. El ingeniero químico debe de considerar el conjunto dada la creciente necesidad de mejorar los consumos de energía y materias primas y de minimizar los impactos medioambientales. Por ello, además de los aspectos físico-químicos y económicos debe de considerar el relativo a la seguridad, motivado por los límites que la legislación debe imponer al objetivo económico de las industrias químicas. La instalación industrial debe ser segura, no solo para los que trabajan en ella, sino también para el medio ambiente en el que está inmersa y bajo el prisma de seguridad actual y futura. Además, este aspecto de seguridad, conjuntamente con el problema acuciante de escasez de energía y materias primas, lleva a la necesidad de la implantación de sistemas de producción CR (“clean and recycling”, limpios y con recirculación).

   PERFIL DEL TÍTULO DE IQ EN ESPAÑA

 

En España, el perfil de los estudios de Ingeniería Química fue definido en la ponencia presentada al Consejo de Universidades por el Grupo de Trabajo nº 5, para la elaboración de las directrices del Título de Ingeniero Químico (9 de Abril de 1987), dentro del marco del Proyecto de Reforma de las Enseñanzas Universitarias. Estas directrices se aprobaron definitivamente en el R.D. 923/1992 de 17 de Julio de 1992, BOE nº 206 de 27 de Agosto de 1992[1]. En la ponencia presentada al Consejo de Universidades se describe al Ingeniero Químico como:

 

“...experto en la concepción, cálculo, diseño, construcción y operación de instalaciones o equipos en los que la materia experimenta un cambio de estado, de contenido de energía o de composición; en concreto en los siguientes campos:

A)       Estudio, factibilidad, proyecto, dirección, construcción, instalación, inspección, operación y mantenimiento (excepto obras civiles) de:

1.        Industrias que involucren procesos químicos, físico-químicos y de bioingeniería y sus instalaciones complementarias

2.        Instalaciones donde intervengan operaciones unitarias o procesos químicos

3.        Instalaciones destinadas a evitar la contaminación ambiental por efluentes de todo tipo, originadas por las industrias y/o sus servicios

4.        Equipos, maquinaria, aparatos e instrumentos para las industrias indicadas en los incisos anteriores.

B)       Estudios y asesoramientos relacionados con:

1.        Aspecto funcional de las construcciones industriales y de servicios indicados en el párrafo A) y de sus obras e instalaciones complementarias.

2.        Factibilidad del aprovechamiento e industrialización de los recursos naturales y materias primas que sufran transformación y elaboración de nuevos productos.

3.        Planificación, programación, dirección, organización, racionalización, control y optimación de los procesos industriales de las industrias citadas en el párrafo A).

4.        Asuntos de ingeniería legal, económica y financiera relacionados con los incisos anteriores.

5.        Arbitrajes, pericias y tasaciones relacionados con los incisos anteriores

6.        Higiene, seguridad y contaminación ambiental relacionados con los incisos anteriores".

 

Efectivamente, y tal como recogen las Directrices para el Título de Ingeniero Químico, el ingeniero químico interviene en todas las etapas de concepción, diseño, operación, distribución y aplicación de un producto o de un proceso. Estas funciones muestran una clara polarización de la Ingeniería Química hacia los aspectos ingenieriles. La Universidad de Cádiz también se suma a esta visión ingenieril de la Ingeniería Química. Prueba de ello es la aprobación por la Junta de Gobierno, con fecha 20 de junio de 2000, del perfil de enseñanzas conducentes al título de Ingeniero Químico:

 

“Las enseñanzas de Ingeniería Química proporcionan un conocimiento adecuado en los principios de las Ciencias, de la Ingeniería y de la Economía, y están dirigidas a la formación de profesionales capaces de integrarse en la industria o en las empresas de servicios de ingeniería, con conocimientos específicos de operaciones unitarias, diseño de procesos, de maquinaria y de equipamiento industrial, mantenimiento y seguridad industrial, organización de la producción y gestión de recursos.

 

Estas enseñanzas conducen a la formación de expertos en la concepción, cálculo, diseño, construcción, instalación, operación, control y mantenimiento de plantas industriales donde se llevan a cabo procesos químicos, físico-químicos o biológicos, en los que la materia experimente un cambio de estado, de contenido energético o de composición, incluyendo sus instalaciones complementarias y las destinadas a evitar impactos negativos en la conservación del medio ambiente.  Esta formación se extiende a aspectos relacionados con estudios, proyectos, asesoramientos, factibilidad, arbitrajes, pericias, y tasaciones relacionadas con los incisos anteriores.  

 

Las enseñanzas se dirigen también a formar profesionales adecuadamente preparados para, a su vez, impartir enseñanzas tecnológicas en los diferentes niveles curriculares”.

 

Por último, hay que destacar que en el 6th Congreso Mundial de Ingeniería Química, celebrado en Melbourne (Australia) en enero de 2001, se redefinieron las funciones del Ingeniero Químico del siglo XXI[2]. Groso modo, el Ingeniero Químico debe utilizar los principios de la ciencia para desarrollar y proporcionar tecnologías que mejoren la calidad de vida de las personas en todo el mundo, promover el empleo, fomentar el avance económico y social, y proteger el medio ambiente a través del desarrollo sostenible. Para ello, el Ingeniero Químico realizará actividades muy diferentes como son el desarrollo de nuevos productos a partir de minerales, metales, cerámicas, polímeros, papel...; la producción y el procesado de alimentos; el tratamiento y la purificación de las aguas; el desarrollo de vacunas y productos farmacéuticos; y el desarrollo e impulso de la Biotecnología, las tecnologías de la información y de las fuentes de energía. El Ingeniero Químico debe de comprometerse a diseñar nuevos productos y procesos, efectivos desde el punto de vista energético, y haciendo uso de forma racional de los escasas fuentes de energía. De la misma forma, los Ingenieros Químicos están obligados a eliminar los residuos y los efectos ambientales adversos que pudieran generarse en el desarrollo, manufactura y uso de los productos y procesos.


 

[1] Reforma de las Enseñanzas Universitarias. Título de Ingeniero Químico. Propuestas alternativas, observaciones y sugerencias formuladas al informe técnico durante el período de información y debate públicos (1989). Secretaría General del Consejo de Universidades.

[2] The chemical engineers mission statement - The Melbourne Communique. Sixth World Congress of Chemical Engineering. Australia (2001).

   LA INDUSTRIA QUÍMICA EN ESPAÑA

 

Durante la pasada década, la industria química ha crecido por encima de los 30.394 millones de euros, es decir el 9% del PIB, situando en la actualidad al sector químico español en el séptimo lugar en el mundo en términos de producción (Figura 1.1). Hoy día, las empresas españolas cubren el 50% de la demanda interna, permitiendo un incremento de las exportaciones de cerca del 23,2% (12.784 millones de euros). Esta cifra sitúa a la industria química española como el segundo sector exportador y prueba el excelente nivel de nuestras empresas químicas, así como su grado de internacionalización.

Figura 1.1. Industria Química mundial en 2001. Valor de las ventas de los 15 mayores productores mundiales en billones de euros

 

Las inversiones en este sector se han incrementado los últimos años, lo cual ha permitido un aumento del empleo. El sector químico es el que mayores recursos destina a la investigación, el desarrollo y la innovación (I+D+I), ya que aporta el 20% de la inversión en I+D+I de toda la industria española. Las inversiones han ido destinadas a mejorar el nivel tecnológico, la protección del medio ambiente y la seguridad de las fábricas[1].

 

De forma más concreta, en la figura 1.2 se recoge la evolución de las cifras básicas del sector químico español[2].

 

Figura 1.2. Magnitudes básicas del sector químico español

 

La industria química española se encuentra localizada principalmente en Cataluña, comunidad donde se genera casi la mitad de la producción. Los principales emplazamientos del sector se sitúan en Tarragona y Huelva, siendo otras zonas importantes el Campo de Gibraltar en Cádiz, Puertollano en Castilla-La Mancha, Cartagena en Murcia, Asturias y Vizcaya en el Pais Vasco. En la figura 1.3 pueden apreciarse los datos correspondientes al año 2002. Cataluña es la comunidad que presenta una mayor producción (47,3%), seguida por Madrid (15,9%), Comunidad Valenciana (7,9%), Andalucía (6,8%) y el País Vasco (5,1 %). La producción en el resto de las regiones supone un 17,5%.

Figura 1.3. La Industria Química en España: distribución geográfica de la producción química[3].

 

En cuanto a la participación de los diferentes subsectores en la producción de la industria química, en la Figura 1.4 se aprecia que las empresas de dedicadas a la química básica (fundamentalmente las de transformados de caucho y plásticos y las de química fina contribuyen conjuntamente con más de un 40% del total[4]. Aunque si se observa la evolución desde 1977 puede decirse que la industria química española ha evolucionado hacia una industria de mayor valor añadido ya que ha habido un aumento considerable de la química de la salud y la química para la industria y el consumo final. 

 

 

Figura 1.4. Distribución sectorial de la Industria Química Española.

 

Otra característica actual del sector químico español es su internacionalización y la presencia creciente de empresas multinacionales. Las empresas española con mayor volumen de ventas en el sector químico industrial son las que aparecen en la Figura 1.5. De las 89 principales compañías del sector químico, en sólo 36 de ellas el capital es al 100% español, el resto tiene capital extranjero. Esta tendencia se ha agudizado con la globalización de los mercados, de modo que la supervivencia de algunas empresas implica, en muchos casos, la fusión o formación de grupos que permitan internacionalizar operaciones e implementar nuevas estrategias para el aumento de la competitividad.

 

En relación con el Compromiso de Progreso (Responsible Care), más del 60% del sector químico español está ya adherido al programa, y desde su implantación en nuestro país, en 1993, las compañías que lo aplican han experimentado importantes avances en la gestión de la Seguridad, y en la Protección de la Salud y del Medio Ambiente. En el periodo 1993-2001 y por unidad producida, las empresas adheridas al programa lograron, como media, reducir los vertidos contaminantes a las aguas un 77%, las emisiones un 45%, y la generación de residuos un 23%. En materia de Seguridad, el Indice de Frecuencia de Accidentes (nº de accidentes con baja cada millón de horas trabajadas) se ha reducido un 40% en el mismo periodo, siendo este índice, como media, seis veces menor al registrado para el conjunto de las actividades industriales.

 

A pesar de la reactivación del sector químico español existen algunos puntos débiles respecto a los países más industrializados que se deben intentar subsanar. Entre ellos conviene destacar la escasez de tecnología propia, la estructura empresarial deficiente, la insuficiencia de inversiones, el déficit de equipamiento en infraestructuras (transportes, suelo industrial, servicios y formación profesional entre otras y elevados gastos financieros), la escasez de materias primas, y con referencia a la energía primaria una excesiva dependencia del petróleo en comparación con la mayoría de los países de la CEE[5].

 

Figura 1.5. Principales empresas químicas por volumen de ventas en 2000


 

[1] Guell F (2002). La Industria Química en España y su futuro. Posibles estrategias: crear valor y consolidar el crecimiento. Ingeniería Química, 163-174.

[2] http://www.feique.org

[3] Magnitudes Básicas del Sector Químico Español – 2002. FeiQue. www.feique.org

[4] Magnitudes Básicas del Sector Químico Español – 2002. FeiQue. www.feique.org

[5] Belil, F. (2002). Situación y problemática de la industria química española. Ingeniería Química, 124-126.