CapÃtulo 1 : Engenharia química
A engenharia química é um subcampo da engenharia que se concentra no estudo da operação e projeto de instalações químicas, bem como as estratégias que podem ser usadas para melhorar a produção. A fim de transformar matérias-primas em produtos benéficos, os engenheiros químicos concebem procedimentos comerciais que são rentáveis e eficientes. Os princípios da química, física, matemática, biologia e economia são utilizados no campo da engenharia química, a fim de efetivamente utilizar, fabricar, projetar, transportar e transformar energia e materiais. Os engenheiros químicos são responsáveis por uma grande variedade de tarefas, incluindo a aplicação da nanotecnologia e dos nanomateriais em laboratório, bem como o desenvolvimento de processos industriais em grande escala que transformam energia, matérias-primas, células vivas e micróbios em formas e produtos úteis. Há muitos aspetos do projeto e operação da planta em que os engenheiros químicos estão envolvidos. Alguns desses aspetos incluem avaliações de segurança e perigo, projeto e análise de processos, modelagem, engenharia de controle, engenharia de reação química, engenharia nuclear, engenharia biológica, especificação de construção e instruções de operação.
Na maioria das vezes, os engenheiros químicos têm um diploma em engenharia química ou engenharia de processos em seu nome. Os engenheiros que trabalham ativamente neste domínio podem possuir certificações profissionais e ser membros de um organismo profissional acreditado. Instituições como o Instituto Americano de Engenheiros Químicos (AIChE) e a Instituição de Engenheiros Químicos (IChemE) são exemplos dessas organizações. Uma licenciatura em engenharia química está diretamente ligada a todas as outras áreas da engenharia, em graus variados, e essa ligação é extremamente forte.
James F. Donnelly é citado em um artigo de 1996 por citar uma referência à engenharia química em 1839 que foi feita em relação à fabricação de ácido sulfúrico. Em contrapartida, a palavra foi creditada a George E. Davis, um consultor inglês, no mesmo relatório. Davis foi creditado por ter usado o termo pela primeira vez. Uma Sociedade de Engenharia Química foi outra organização que Davis tentou estabelecer; no entanto, foi finalmente renomeada para Sociedade da Indústria Química (1881), e Davis serviu como primeiro secretário da organização. Uma enciclopédia cita o ano de 1890 como a época em que a frase foi usada pela primeira vez na história da ciência nos Estados Unidos. Após o ano de 1850, o termo "engenharia química" no que diz respeito à utilização de aparelhos mecânicos na indústria química tornou-se um termo de vocabulário difundido na Inglaterra. No ano de 1910, o termo "engenheiro químico" já havia se tornado amplamente utilizado nos Estados Unidos e no Reino Unido.
Na década de 1940, tornou-se evidente que o desenvolvimento de reatores químicos não poderia ser realizado apenas através do uso de operações unitárias. Apesar do fato de que as operações unitárias continuaram a ser o tópico mais comum coberto nas aulas de engenharia química nos Estados Unidos e no Reino Unido até a década de 1960, uma atenção crescente começou a ser dada aos fenômenos de transporte. Em conjunto com a definição de outras ideias novas, como a engenharia de sistemas de processos (PSE), foi também apresentado um "segundo paradigma". Quando se trata de engenharia química, os fenômenos de transporte forneceram uma abordagem analítica, enquanto a engenharia de ciência de processos (PSE) se concentrou nos componentes sintéticos do campo, como os de um sistema de controle e design de processos. Embora o setor petroquímico tenha sido o principal impulso por trás dos avanços na engenharia química que ocorreram antes e depois da Segunda Guerra Mundial, outros campos também fizeram avanços significativos em seus próprios campos. Na década de 1940, por exemplo, os desenvolvimentos na engenharia bioquímica encontraram aplicações no negócio farmacêutico. Estes avanços tornaram possível a fabricação de uma grande variedade de antibióticos em grandes quantidades, incluindo penicilina e estreptomicina. Entretanto, os desenvolvimentos na ciência dos polímeros durante a década de 1950 abriram o caminho para o início da "era dos plásticos".
Foi também durante este período que foram levantadas preocupações sobre a segurança das fábricas de produtos químicos em grande escala, bem como sobre a sua influência no ambiente. Os leitores foram informados das consequências potencialmente perigosas do DDT, um poderoso inseticida, quando o livro Silent Spring foi publicado pela primeira vez em 1962. O acidente ocorrido em Flixborough, no Reino Unido, em 1974, resultou na morte de 28 pessoas e causou danos a uma fábrica de produtos químicos, bem como a três comunidades localizadas nas proximidades. Quase quatro mil pessoas perderam a vida em consequência da tragédia de Bhopal ocorrida na Índia em 1984. Devido à crescente ênfase colocada na segurança industrial e na proteção ambiental, a reputação do comércio foi negativamente impactada por essas ocorrências, bem como por outros incidentes ocorridos na indústria. Como reação, o Conselho Internacional de Engenheiros Químicos determinou que a segurança fosse incorporada em todo e qualquer programa de graduação que credenciasse após o ano de 1982. Várias nações, incluindo os Estados Unidos da América, a França e a Alemanha, já tinham estabelecido regulamentos e organizações de monitorização quando a década de 1970 começou. Ao longo do tempo, a aplicação metódica dos princípios de segurança a instalações químicas e outras instalações de processo passou a ser reconhecida como um campo de estudo distinto, que é geralmente referido como segurança de processo.
O desenvolvimento da informática levou à criação de programas que facilitam o processo de planeamento e manutenção das plantas. Estas aplicações simplificam cálculos e desenhos que anteriormente eram realizados manualmente. Além disso, a conclusão do Projeto do Genoma Humano é considerada um avanço significativo, uma vez que contribui não só para o avanço da engenharia química, mas também da engenharia genética e da genómica. Quantidades de sequências de DNA foram fabricadas usando a aplicação de princípios do campo da engenharia química.
A prática da engenharia química requer a aplicação de uma série de princípios diferentes. Os conceitos essenciais são descritos a seguir.
Design em engenharia química refere-se ao processo de desenvolvimento de projetos, especificações e avaliações econômicas para plantas-piloto, novas plantas ou modificações em instalações existentes por engenheiros químicos. Em muitos casos, os engenheiros de projeto são empregados em capacidades de consultoria, projetando plantas para atender aos requisitos dos clientes. Vários elementos, como financiamento, regras governamentais e requisitos de segurança, contribuem para as restrições que o design enfrenta. A escolha do processo, materiais e equipamentos a serem utilizados em uma planta é determinada por esses limites.
Depende da magnitude do investimento, se os engenheiros de projeto ou os gerentes de projeto são responsáveis por coordenar o desenvolvimento da planta. Um engenheiro químico pode trabalhar como engenheiro de projetos a tempo inteiro ou a tempo parcial, o que requer formação e competências adicionais para o trabalho. Além disso, um engenheiro químico também pode servir como consultor para o grupo de projeto. A educação em engenharia de projetos normalmente não é enfatizada na educação de graduados em engenharia química que se formaram em programas de bacharelado que foram credenciados pelo American Board of Education and Training (ABET). O ensino de engenharia de projetos pode ser alcançado através de formação especializada, como eletivas, ou através de programas de pós-graduação. Os empregos em engenharia de projetos estão entre os tipos mais comuns de oportunidades de emprego para engenheiros químicos.
No campo da engenharia química, uma operação unitária é uma etapa física que ocorre dentro de um processo individual. A preparação de reagentes, a purificação e separação de seus produtos, a reciclagem de reagentes não gastos e a gestão da transferência de energia em reatores são realizadas através da utilização de operações unitárias. Estes processos incluem cristalização, filtração, secagem e eliminação de água. Por outro lado, um processo unitário é o equivalente químico de uma operação unitária. Um processo unitário é uma operação unitária. Os processos unitários são incluídos na definição de uma operação de processo, juntamente com as operações unitárias. A transformação de materiais através de processos bioquímicos, termoquímicos e outros é parte integrante dos processos unitários. Alguns exemplos desses processos incluem nitração, hidrogenação e oxidação. Estes são referidos como engenheiros de processo, e são responsáveis pela gestão de processos químicos.
Ao projetar um processo, é necessário especificar os tipos e tamanhos dos equipamentos, bem como a maneira como eles são conectados e os materiais que são usados em sua construção. É prática comum imprimir especificidades em um Fluxograma de Processo, que é empregado com a finalidade de controlar a capacidade e a confiabilidade de uma fábrica química, seja ela nova ou bem estabelecida.
No programa de primeiro grau no nível universitário, educação para engenheiros químicos Ao longo de três ou quatro anos de estudo, as...
