Las 5 nuevas tendencias en el diseño de plantas químicas

Los procesos y la ingeniería han permanecido como una parte fundamental en el diseño de plantas químicas y seguramente lo seguirán siendo. Los procesos de la ingeniería química incluyen termodinámica, fenómenos de transporte, ingeniería de reactores, diseño y control de procesos. Pero, avanzar en los fundamentos de la ciencia y la ingeniería de procesos y productos, también es esencial para la vitalidad y efectividad de la ingeniería química.

Según lo expuesto anteriormente, es necesario incluir cinco nuevas áreas en el diseño: el codiseño proceso – producto, los procesos de alta tecnología, la analítica y aprendizaje automatizado, la sustentabilidad y la expansión de la biotecnología.

Codiseño proceso – producto

Los ingenieros químicos se involucran cada vez más en el diseño y desarrollo de nuevos productos especializados, formulaciones y materiales cuyas propiedades suelen ser sensibles o determinadas por procesos operativos y de diseño óptimo.

Al integrar el procesamiento con el diseño del producto en las plantas químicas, ambos procesos pueden enriquecerse. Por lo tanto, los expertos esperan establecer métodos y herramientas particulares para el diseño y desarrollo de materiales multifuncionales como catalizadores, polímeros, nanopartículas, entre otros.

Eventualmente, se desarrollarán nuevos productos y dispositivos funcionales a la medida, de manera rutinaria, para diferentes sectores industriales (químicos, farmacéuticos, alimentos y bebidas). Además, los productos fabricados mediante el uso de impresoras 3D también estarán disponibles en la industria alimenticia y farmacéutica.

Procesos de alta tecnología

Las operaciones unitarias han representado un concepto poderoso en el diseño de plantas químicas. Sin embargo, la fabricación aditiva, por ejemplo, va más allá de las operaciones unitarias existentes.

La fabricación de productos como automóviles y electrodomésticos se ha caracterizado por una mezcla de mecanizado (fabricación sustractiva) y ensamblaje, pero la fabricación aditiva proporciona un grado de flexibilidad de diseño que representa oportunidades sin precedentes para la integración de procesos, incluida la creación rápida de prototipos y la fabricación de piezas consolidadas con características de reacción y transferencia de masa y calor mejoradas.

Donde antes había un pequeño conjunto de polímeros que podían imprimirse en 3D, ahora pueden imprimirse muchos materiales diferentes, incluidos metales, tejidos biológicos y alimentos.

Analítica y aprendizaje automatizado

Los productos, las operaciones y las cadenas de suministro cambiarán rápidamente para beneficiarse del análisis de la información útil en datos, especialmente grandes conjuntos de datos. El poder de la analítica vendrá de innumerables sensores que alimentan datos a través de identificación por radiofrecuencia y tecnologías inalámbricas.

Una aplicación más amplia es la fabricación inteligente, que permite mejoras en la toma de decisiones operativas y comerciales a través del análisis de datos. Los procesos y controles altamente automatizados producirán un nivel de salida de datos y conectividad que no se había visto antes en la industria, lo que podría conectarse directamente con los consumidores y tal vez avanzar más hacia medicamentos personalizados.

Sustentabilidad

Analizar el resultado a largo plazo del impacto social, ambiental y financiero es la base de las decisiones orientadas a la sustentabilidad sobre productos y procesos en las plantas químicas. Las decisiones basadas en la sustentabilidad pueden convertirse en la norma, apoyándose en la responsabilidad de las decisiones que pueden afectarnos ahora y en las generaciones venideras.

Por ejemplo, la mayoría de los países e industrias han aceptado que tendremos que hacer frente a los efectos del cambio climático mientras que, en los últimos años, las empresas han estado registrando el efecto nocivo del cambio climático futuro, ya que tienen que prepararse para operar en un entorno más desafiante. Para la fabricación, la adaptación requiere protección de la infraestructura, la alteración de los procesos y las materias primas, y la gestión de las cadenas de suministro.

Expansión de la biotecnología

La biología se ha convertido en una ciencia molecular y los ingenieros químicos aplican ciencias moleculares. Por lo tanto, es natural que los ingenieros químicos estén profundamente involucrados en la gama en expansión de las biotecnologías modernas y la biología molecular sea reconocida como un elemento necesario del conjunto de habilidades de cada ingeniero químico.

Los expertos en petróleo, productos químicos y productos farmacéuticos enfatizan que sus nuevos empleados necesitan conocer la biología moderna básica, pues la biología y los procesos bioinspirados, desde los biocombustibles hasta la biocatálisis, probablemente aumentarán su importancia.

Con base en lo expuesto anteriormente, se evidencia que una disciplina como la ingeniería química no puede ser una sección aislada de conocimiento. Más bien, debe ser transdisciplinaria, un núcleo de experiencia sin límites, expandirse y colaborar para ser más efectiva, particularmente en el área de diseño de plantas que involucra nuevos desafíos cada día.

 

Referencia

Westmoreland, P. R., & McCabe, C. (2018). Revisiting the Future of Chemical Engineering. Chemical Engineering Progress, 114(10), 26-38.

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