Importancia de Los Métodos Numéricos en Ingeniería Química

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







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







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







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

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