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8/18/2019 Importancia de Los Métodos Numéricos en Ingeniería Química
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UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAFACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICAMATEMÁTICAS ESPECIALES
Tarea1 “Ensayo”PROFESOR Rolando Barrera
Presen!a"o #or Carlos Andrés Chavarría
IMPORTANCIA DE LOS MÉTODOS NUMÉRICOS EN INGENIERÍA QUÍMICA.
La ingeniería es el arte de la aproximación; es decir, es la aplicación de un sinfín
de conceptos, términos, condiciones, consideraciones, rangos de aplicación y
demás suposiciones y aspectos relevantes de temas específicos que permitan
solucionar un problema aplicando herramientas tanto matemáticas como lógicas
que a la final representen muy bien el proceso o fenómeno objeto de trabajo !n
ingeniería química, hay un gran campo de acción para la aplicación de métodos
numéricos, desde la transferencia de masa, de calor y de cantidad de movimiento,
pasando también por las termodinámicas, ingeniería de las reacciones químicas,
instrumentación y control de procesos hasta llegar al dise"o de procesos y
productos !n éste ensayo se pretende mostrar en algunas de las áreas que
componen la formación de un ingeniero químico, la aplicación de métodos
numéricos y cómo se ve beneficiado el mismo al tener cerca los mismos
#uando un ingeniero químico está en formación, uno de los primeros cursos de la
carrera que hace énfasis es la mecánica de fluidos, allí se anali$a el
comportamiento de un fluido seg%n su naturale$a, condiciones de temperatura y
presión y se hace énfasis en el régimen de flujo que contiene el mismo, es decir;seg%n qué tipo de flujo tenga el fluido de interés, tendrá un comportamiento
matemático diferente &'ara qué entonces servirían los métodos numéricos en la
mecánica de los fluidos( La respuesta está escondida cuando a los sistemas de
interés le faltan datos y debemos asumir basados en condiciones y
consideraciones coherentes qué tipo de flujo tenemos o qué propiedad del sistema
se alterará con el objeto que describa correctamente el sistema, para que al final
se pueda dise"ar un sistema de tuberías y bombas por el cual transportar nuestro
fluido de interés teniendo en cuenta los siguientes aspectos) *ue sea viable
físicamente, económicamente y amigable con el ambiente, pero &cómo debo
suponer( 'ara ello también hay estrategias de solución y basados en los métodos
numéricos que permite mediante iteraciones y algoritmos de solución, encontrar
una respuesta al problema, debe resaltarse que cada método numérico está
sometido a condiciones particulares a cada sistema de interés por lo que la
selección de un sistema óptimo a la final no es decisión de la matemática sino de
quién enfrenta el problema lo que lleva a quién aplica el método numérico el
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conocimiento de una cantidad enorme de algoritmos para resolver sistemas y
saber cuál usar y en qué momento usarlo
'asando a otra rama de la formación de un ingeniero químico se tratará en
conjunto la transferencia de masa y de calor, porque anali$ado desde el punto de
los fenómenos de transporte tienen un comportamiento muy similar ya que en la
transferencia de masa se da la transferencia desde un sitio de mayor potencial
químico a otro que se ve traducido en un cambio de concentración y en la
transferencia de calor se da desde la misma desde un sitio de mayor temperatura
hasta el de menor !n estas ramas los métodos numéricos aparecen cuandodebemos crear estrategias para dise"ar equipos que permitan el intercambio de
calor como de transferencia de masa, hay una cantidad de equipos para hacer
esto, por mencionar algunos tenemos 'ara la transferencia de calor están los
intercambiadores de placas, tubos y cora$a, tubos concéntricos, cuartos de
enfriamiento, hornos y calderas +ientras que para la transferencia de masa
podemos tener, absorbedores, desorbedores, humidificadores, torres de
destilación, sistemas de extracción líquidolíquido y lixiviadores por mencionar
algunos -odos los equipos que se mencionaron tienen algo en com%n, para
dise"arlo debe aplicarse estrategias numéricas ya que por la complejidad de los
sistemas, hay involucradas integrales, ecuaciones diferenciales y los valores
iniciales para resolver el sistema que deben ser aplicados con criterio ingenieril
que permita dise"ar el sistema adecuado para el fenómeno indicado
La termodinámica es muy importante en la ingeniería química ya que gobierna
principalmente el fenómeno de transferencia de masa para sistemas de
separación tanto monocomponentes como multicomponentes, hay muchos
sistemas estudiados y permiten trabajar sistemas particulares basados en los
mismos y aquellos que no están estudiados poseen sistemas computari$ados que
son la aplicación de métodos numéricos por mencionar algunos) ./012#,
./0*.2#, /3-L y 4an Laar que facilitan la determinación de propiedades parasistemas mono y multicomponentes que permiten estudiar el equilibrio, debe
resaltarse que para un ingeniero químico el equilibrio es el mayor enemigo, ya que
si un sistema está en equilibrio termodinámico no permite la transferencia de masa
ni de energía por lo que es obligatorio al igual que los métodos numéricos conocer
al enemigo, es decir, hay que conocer muy bien la termodinámica para saber
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cómo desequilibrar los sistemas favoreciendo siempre el fenómeno que tenemos
de interés
1inalmente agruparemos la ingeniería de las reacciones, la instrumentación y
control de procesos y el dise"o de procesos y productos #uando se desea
dise"ar plantas de producción hay un factor que es muy importante el cual es el
espacio disponible para trabajar, si el proceso incluye reacciones primero
debemos saber qué tipo de reacción es, qué etapa de reacción es la principal, a
qué condiciones es posible la reacción y en qué tipo de reactor se hará, hay
métodos numéricos tanto para conocer las propiedades de la reacción como paraseleccionar qué configuración de reactoreses es más óptima para llevar a cabo la
reacción, es decir cómo pueden estar ubicados los reactores y de qué tipo son que
me permitan optimi$ar el espacio disponible para trabajar, cuando un sistema está
dise"ado y ubicado correctamente lo ocupa el dise"o de productos y procesos
5para dise"ar equipos hablamos en las transferencias de masa, calor y mecánica
de fluidos6, si asumimos que el sistema está dise"ado y ya cumple con los
requerimientos de trabajo, debemos agrupar un sistema de equipos que permitan
reali$ar el control de un proceso, es decir; que el proceso a medida que transcurra
el tiempo sea estable, controlable, manipulable y que con cambios no controlados
el sistema siga operando de una manera óptima, esto quiere decir que el sistema
no está operando en estado estacionario sino en estado dinámico #uando
trabajamos con sistemas dinámicos es demasiado importante aplicar métodos
numéricos para describir el sistema, modelarlo, saber en qué puntos el sistema es
estable y si no lo es, en caso de que no lo sea, cómo lo vuelvo estable, qué
medidores y controladores debo implementar en cada equipo del proceso para
controlar todas las variables del sistema que son factores que a la final otorgan
#2L0727 al producto y al proceso y como ingenieros químicos competentes
debemos generar productos de calidad
#abe resaltar nuevamente que los procesos creados por los ingenieros químicosdeben ser viables económicamente, físicamente y amigable con el ambiente y
también deben ser seguros 'or lo que los métodos numéricos siempre estarán
presentes sea en el papel o en soft8ares que permiten la resolución de
ecuaciones y problemas específicos de la planta debido al factor tiempo, los
sistemas computari$ados facilitan demasiado las interpretaciones de los
ingenieros siempre y cuando sean bien interpretados y usados, por ende, también
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hay que saber programar soft8are, usarlos y entenderlos para sacar el máximo
aprovechamiento
9cultos entre una cantidad de procesos y fenómenos están los métodos
numéricos, no los vemos pero ahí están, a la espera que llegue el momento
oportuno para decirnos) :Míranos, te podemos ayudar , se han mencionado
algunos ejemplos que permiten comprender lo lejos que nos permiten llegar los
métodos numéricos como estrategia de solución a problemas, lo bonito que es
saber, hacer y especialmente hacerlo bien, con cora$ón, con ganas, queriendo
cada día mejorar y que cuando logremos la meta tal ve$ no lo agradeceremosdirectamente a quiénes se encargaron de crear las estrategias de solución ni a
quienes se encargan de conservar el legado, tanto ense"ando como mejorando
las mismas, pero estarás muy feli$ aquel día que un simple método de solución, te
salvó una entera producción