Importancia de las operaciones unitarias dentro de la ingeniería

in #stem-espanol6 years ago (edited)

Introducción

Saludos amigos steemians y en especial a la comunidades de #stem-espanol, #cervantes y #proconocimiento, los cuales le dan a la comunidad de habla hispana la oportunidad de que nuestro contenido intelectual tenga valor dentro de este gran mundo llamado steemit.

En esta oportunidad quiero resaltar la importancia de aplicar una metodología en los procesos dados dentro de algunas industrias que necesitan de la ayuda de la ingeniería como rama fundamental del saber, esta metodología implica el aplicar una serie de operaciones denominadas operaciones unitarias, que clásicamente son utilizadas en la ingeniería química, pero que si se analizan bien, pueden ser aplicadas a otras ingenierías más. Es por ello que presento la siguiente publicación donde resaltó algunos ejemplos y consideraciones que se pueden profundizar, y hacer de la ingeniería una herramienta fundamental en la producción científica y tecnológica.

Procesos dados en algunas industrias y su relación con la ingeniería

Existen una serie de procesos que describen y le dan valor agregado a ciertas actividades que ejecuta cada una de las ingenierías que conocemos en la actualidad, ingenierías como la química, mecánica, industrial, petróleo, aplican dentro de sus actividades procesos en los que la materia prima es transformada con la intención de ser utilizadas para otros proceso más complejos, o simplemente ser llevados a productos finales.


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Es por ello que el ingeniero tiene que desarrollar , diseñar y llevar a cabo la supervisión de todos estos procesos, es una implicación directa donde los conocimientos adquiridos dentro de nuestras profesiones van enmarcados y ligados a conocimientos sobre física, química y matemática, claro está que dentro de cada una de estas grandes ramas están involucradas otras sub ramas como estática, dinámica, termodinámica, mecánica de fluidos, termo fluidos, fisicoquímica, cálculo infinitesimal entre otros. Para la ejecución de los sucesivos procesos es preciso constar con todos los conocimientos que puedan ayudar al ingeniero a poder elegir las mejores herramientas, materia prima, modelos matemáticos a aplicar en el diseño, todo esto conjuntamente sumando todos los esfuerzos necesarios para hacer operar las plantas con eficacia, donde las banderas del proyecto sea la seguridad y economía.


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La ingeniería en general es un arte y una ciencia. El ingeniero utilizará la ciencia siempre que le permita resolver sus problemas. Sin embargo, en la mayor parte de los casos, la ciencia no es capaz de proporcionarle una solución completa, y entonces tendrá que recurrir a la experiencia y a su buen criterio. Su capacidad profesional depende de esta habilidad para combinar todas las fuentes de información con el fin de obtener soluciones prácticas a los problemas que se le presenten.

La amplitud y variedad de los procesos en las industrias en general, sean industrias textiles, de hidrocarburos, de producción de alimentos, siderúrgica, metalmecánica entre otras, reclaman los servicios de los ingenieros ya que sus actividades son muy grandes. Los procesos descritos en las formaciones académicas en nuestras universidades, y en los manuales de operatividad en los procesos de muchas industrias permiten tener una idea bastante completa del campo que abarca la ingeniería en su gran diversidad.

Los procesos involucrados en las tareas fundamentales dadas en las diversas ramas de la ingeniería, suelen darse en un conjunto de operaciones, este conjunto de operaciones se suelen llamar operaciones unitarias, estas operaciones surgen debido a la necesidad que se tiene de abordar los procesos modernos que comprenden hoy en día algunas ingenierías, para ello se trata de realizar una división en los sectores donde se ejecutan los procesos más fundamentales de la ingeniería.

Operaciones unitarias en la ingeniería

Aunque el número de procesos individuales dentro de la ingeniería es muy grande, cada uno de ellos puede dividirse en una serie de etapas, denominadas operaciones, que se repiten a lo largo de los distintos procesos. Las operaciones individuales poseen técnicas comunes y se basan en los mismos principios científicos. Por ejemplo, en la mayor parte de los procesos es preciso mover sólidos y fluidos, transmitir calor u otras formas de energía desde una sustancia a otra. Para ello quiero citar algunos ejemplos que involucran varias ingenierías en el mismo proceso:

"Tomemos como ejemplo la perforación de un pozo petrolero"

Ingeniería de petróleo: Los ingenieros en esta área deben de estar preparados para abordar los siguientes procesos que se repiten continuamente y que a su vez ameritan solo de los conocimientos que su profesión les proporciona:

  • Bombear lodo de perforación desde los tanques de lodo hasta el fondo del pozo.
  • Limpiar los recortes producto de la perforación con el lodo de perforación pasando por el espacio anular del pozo, hasta llegar por la zaranda donde se le quita los sólidos de mayor tamaño, hasta que vuelva a llegar a los tanques y se continúe realizando el proceso. Este proceso es supervisado por un ingeniero de petróleo especializado en fluido de perforación donde se deben establecer puntos de control para poder evaluar: el pozo, el fluido conjuntamente con sus propiedades, todo esto hace pensar entonces en una series de operaciones unitarias como las mencionamos anteriormente.


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Ingeniería mecánica: El ingeniero mecánico es el encargado de realizar las actividades de mantenimiento de la maquinaria utilizada en la perforación del pozo, entre están el top-drive, wash pipe, generadores de electricidad entre otros. Ahora bien en la perforación del pozo se tienen piezas que funcionan como material consumible, es decir tienen un tiempo para que cumpla su vida útil, todo esto nos hace pensar sobre operaciones unitarias que se tengan que cumplir por ejemplo en puntos de control en cada profundidad alcanzada se pueden cambiar y realizar mantenimiento de estas piezas.


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Ingeniería en geología: Los ingenieros geológicos son los encargados de realizar las operaciones de evaluación de las muestras geológicas en los recortes de la perforación, para esto es necesario establecer una serie de procesos unitarios que se establecerán cada cierta cantidades de pies de profundidad mientras avance la perforación, por concerniente hará que ese proceso sea repetitivo, cuya única variación puede que sea el tipo de muestra a evaluar.

Objetivos que persigue las operaciones unitarias dentro de la ingeniería

Mediante el estudio sistemático de estas operaciones dentro de la ingeniería se busca optimizar los procesos que evidentemente constituyen la trama de la industria y unificar los resultados obtenidos con los tratamientos llevados a cabo en todos los procesos que sean objeto de producción.

Dentro de la Ingeniería química los aspectos estrictamente químicos de los procesos se estudian dentro de un campo paralelo de la ingeniería química denominado cinética de reacción, o ingeniería de las reacciones químicas. Las operaciones básicas se utilizan ampliamente en la realización de las etapas físicas de preparación de los reactantes, separación y purificación de los productos, recirculación de los reactantes no convertidos y control de la transferencia de energía hacia o desde los reactores químicos.


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Las operaciones unitarias son igualmente aplicables a procesos físicos y químicos.
Por ejemplo, la fabricación de sal común consta de la siguiente serie de operaciones básicas: transporte de sólidos y líquidos, transmisión de calor, evaporación, cristalización, secado y tamizado. En este caso no intervienen reacciones químicas.

Por otra parte, el cracking de petróleo, con o sin catalizadores, es una típica reacción química realizada a gran escala. También aquí las operaciones unitarias -transporte de sólidos y fluidos, destilación y diversas separaciones mecánicas- son de una importancia vital y la reacción de cracking no podría realizarse sin ellas. Las etapas estrictamente químicas se llevan a cabo controlando el flujo de materia y energía hacia y desde la zona de reacción.


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En conclusión las operaciones básicas dentro de las industrias pueden ser abordadas por la ingeniería aplicando en sus procesos las operaciones unitarias, éstas se basan igualmente en la ciencia y la experiencia. Hay que combinar la teoría y la práctica para diseñar el equipo, construirlo, montarlo, hacerlo funcionar y conservarlo. Para un estudio equilibrado de cada operación es preciso considerar conjuntamente la teoría y los aparatos, lo cual constituye el objetivo del estudio, comprensión y aplicación de las operaciones unitarias en las diferentes ramas de la ingeniería.

Fuente bibliográfica consultada: Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott. (1998). Operaciones unitarias en Ingeniería Química. Mcgraw-Hill de España, S.A.

Nota: todas las imágenes fueron extraídas de pixabay.

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Me gusto tu Post amigo@carlos84 como siempre brindándonos muy buenos conocimientos en diversas áreas del conocimiento humano.
Saludos.

Gracias por el apoyo. Saludos

¡Felicidades, #proconocimiento te valoró!


Has sido reconocido(a) por tu buen post por el Comité de Arbitraje y Valoración del Proyecto Conocimiento @proconocimiento.

Apoyamos y valoramos tu esfuerzo...

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Proyecto Conocimiento es parte de la comunidad @provenezuela.

Pioneros en la plataforma #steemit en el reconocimiento y valoración a la Producción Intelectual en habla hispana.

Imagino que es importante saber identificar estos procesos básicos, de manera que se puedan usar modelos para resolver problemas de producción ¿no?

Saludos!

Exacto amigo julio, es importante identificarlos e interactuar en sus elementos esenciales dentro del marco de la ingeniería de fluidos, con los estudios concernientes de hidráulica, estática, dinámica, transferencia de calor y energía, ya que estos proceso se dan de manera que interactúan procesos inclusos que están más allá de las ramas del conocimiento que te nombre. Saludos y gracias por el aporte.

Excelente sintesis sobre las operaciones unitarias. El rol del ingeniero mecanico es muy importante en todo este asunto y se combina perfectamente con el area de petroleo. Te felicito por tu aporte lleno de originalidad sobre este tema. Nota. Pido disculpas, mi teclado tiene problemas con acentos.

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