La Industria Química (Grupo 1)

  

Realizado por:                                                                                  

tsu. alvarado, yurima                                                              

tsu. golindano, estefanía                                                       

tsu. herrera, carmen.                                                                

tsu. leal, yadelci.

tsu. machado, carmen.

tsu. páez ineangeli.

tsu. pérez, josfelia.

tsu. tábata, heide

  

EL TIGRE, JUNIO DE 2012

  INTRODUCCIÓN

La industria química se caracteriza por ser el sector en el que se dan inicio las operaciones para la elaboración de materias primas básicas. Estas operaciones concluyen con la fabricación de productos generalmente son utilizados como materias primas para otras industrias e incluso para consumo final. Es por ello que juega un papel fundamental en las economías modernas. Es una industria clave pues está presente en todas las áreas de la vida, tales como alimentación, vestido, vivienda, comunicaciones, transporte, recreación, educación, productos caseros, etc. Además, juega un papel decisivo en el desarrollo de otros sectores de la industria como el ambiental, energético, informática, etc.

La industria química tiene dos funciones; preparar compuestos lo más puros posible (campos de las comodidades y la química fina), y elaborar especialidades químicas que son utilizadas como materias primas o auxiliares por las industrias de formulación ubicadas aguas abajo. Mientras que el primer tipo de compuestos es comercializado basándose solamente en sus especificaciones químicas (estructura molecular, pureza, estado cristalográfico), las especialidades químicas son vendidas por las propiedades funcionales que le confieren a la fórmula.

En Venezuela la actividad industrial se inició durante el siglo XIX con la instalación de pequeñas fábricas como la del papel nacional, fundada en 1843. A partir de esta fecha el desarrollo fue muy lento debido a la falta de capital, al atraso tecnológico y al reducido mercado interno. Durante la primera mitad del siglo XX, la actividad industrial estuvo limitada a la existencia de algunas fábricas como calzado, azúcar y sombreros, cervezas, fósforos, cigarrillos, etc. Desde 1961 las industrias químicas han adquirido importancia.

La industria química   

           

La industria química es el sector que se ocupa de las transformaciones químicas a gran escala, se ocupa de la extracción y procesamiento de las materias primas, tanto naturales como sintéticas, y de su transformación en otras sustancias con características diferentes de las que tenían originariamente.Esta se pude clasificar en:

• Industrias químicas de base: Estas trabajan con materias primas naturales, y fabrican productos sencillos semielaborados que son la base de las segundas. Las industrias de base están localizadas en lugares próximos a las fuentes de suministros. Un ejemplo de industria química de base es la fabricación de alcohol por fermentación de azúcares, esta industria toma sus materias primas del aire (oxígeno y nitrógeno), de lagua (hidrógeno), de la tierra (carbón, petróleo y minerales) y de la biosfera (caucho, grasas, madera y alcaloides).
• Industrias químicas de transformación: Estas convierten los productos semielaborados en nuevos productos que pueden salir directamente al mercado o ser susceptibles de utilización por otros sectores. Tradicionalmente, las operaciones de la industria química se basaba en una simple modificación o en un aumento de las dimensiones delos aparatos utilizados por los investigadores en los laboratorios.

Algunas ramas de la industria química son:

•  Química inorgánica: estudia los minerales y la estructura, transformación y propiedades de la materia.
•  Química orgánica: Síntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono. 
•  Bioquímica: estudia las reacciones químicas en los seres vivos, y su organismo.
• Química física (fisicoquímica): se ocupa de la determinación de las leyes y las constantes fundamentales que rigen los procesos de la química, termodinámica, propiedades coligativas, cinética y mecanismos de reacción, cuántica.
• Química cuántica: describe matemáticamente el comportamiento fundamental de la materia a escala molecular
• Química medioambiental: estudia la influencia de todos los componentes químicos que hay en la tierra, tanto en su forma natural como antropogénica. Química teórica: es aquella que incluye el uso de la física para explicar o predecir fenómenos químicos.
• Química computacional: es una rama de la química que utiliza computadores para ayudar a resolver problemas químicos. Utiliza los resultados de la química teórica, incorporados en algún software para calcular las estructuras y las propiedades de moléculas y cuerpos sólidos.
• Electroquímica: estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química. En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interfase de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un sólido.
• Química nuclear: se dedica al estudio de los cambios naturales y artificiales en los núcleos de los átomos y a las reacciones químicas de las sustancias radiactivas
• Petroquímica: es la extracción de cualquier sustancia química a partir de combustibles fósiles
• Geoquímica: estudia todas las transformaciones de los minerales existentes en la tierra.
• Química analítica: estudia los métodos de detección identificación) y cuantificación (determinación) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en cuantitativa y cualitativa.
• · Química organometálica: se encarga del estudio de los compuestos organometálicos, que son aquellos compuestos químicos que poseen un enlace entre un átomo de carbono y un átomo metálico, de su síntesis y de su reactividad
• Fotoquímica: se encarga del estudio de las interacciones entre átomos, moléculas pequeñas, y la luz (o radiación electromagnética).
• Química industrial: es la rama de la química que aplica los conocimientos químicos a la producción de forma económica de materiales y productos químicos especiales con el mínimo impacto adverso sobre el medio ambiente.

Para la industria química la materia prima y tipos de energía más utilizados son:

La materia Prima, Se divide en 2 y actualmente se agrega otra:

• Materia prima natural, es aquella que se obtiene del medio ambiente, como son: el agua, el aire, el petróleo, el azufre, el carbón y los minerales (madera, gas natural, etc.), que sirven para sintetizar los productos. 
•  Materia prima sintética, es aquella que está conformada por sustancias químicas como: ácido sulfúrico, amoniaco, cloro, benceno, y otros compuestos, que sirven para obtener fertilizantes, pinturas plásticas, etc. 
• Materia prima de recuperación, son los compuestos capaces de ser reciclados para volver a usarse en las industrias químicas. Tales como: papel, vidrio, cartón, etc. 

Tipos de energía:

Una industria puede usar según la finalidad de su producto distintos tipos de energía para la realización de sus procesos. Los principales tipos de energía son:

• Eléctrica: Se usa en todas las industrias para realizar procesos sofisticados y esta es cada vez más importante. 
• Nuclear: Este es el tipo de energía más económico disponible, con esta se puede elegir el sitio más conveniente y estas centrales no están limitadas por circunstancias geográficas ni climáticas. 
• Lo único malo es que se tiene que disponer de instaladores de alta energía con el objeto de evitar la contaminación o irradiación de radioactivos. 
• Térmica: Es la que se emplea en hornos para derretir metales u otros compuestos para darle forma u amoldarlos.

La industria química tiene dos funciones; la primera consiste en preparar compuestos lo más puros posible (campos de las comodidades y la química fina), la otra consiste en elaborar especialidades químicas que son utilizadas como materias primas o auxiliares por las industrias de formulación ubicadas aguas abajo. Mientras que el primer tipo de compuestos es comercializado basándose solamente en sus especificaciones químicas (estructura molecular, pureza, estado cristalográfico), las especialidades químicas son vendidas por las propiedades funcionales que le confieren a la fórmula.

Explotación.

Desde sus orígenes, el hombre ha tenido que cubrir una serie de necesidades que les han obligado a transformar los productos que la naturaleza le ofrecía. Estas necesidades se han incrementado a lo largo de su historia, ya que, a medida que se satisfacían unas, aparecían otras nuevas. Esto ha traído consigo que el grado de transformación de los productos naturales haya sido cada vez mayor y más complejo. La industria química es el sector que se ocupa de las transformaciones químicas a gran escala, se ocupa de la extracción y procesamiento de las materias primas, tanto naturales como sintéticas, y de su transformación en otras sustancias con características diferentes de las que tenían originariamente.

La Industria Química en Venezuela.

En Venezuela la actividad industrial se inició durante el siglo XIX con la instalación de pequeñas fábricas como la del papel nacional, fundada en 1843. A partir de esta fecha el desarrollo fue muy lento debido a la falta de capital, al atraso tecnológico y al reducido mercado interno. Durante la primera mitad del siglo XX, la actividad industrial estuvo limitada a la existencia de algunas fábricas como calzado, azúcar y sombreros, cervezas, fósforos, cigarrillos, etc. Desde 1961 las industrias químicas han agarrado importancia.

En la vida cotidiana ya son normales los productos químicos, como pintura, cosméticos, conservantes, medicinas, etc. Algunas de las industrias químicas venezolanas son: SIDOR, ALCASA, VENALUM, BAUXIVEN, EDELCA, etc.

En la actualidad, todo proceso químico se estudia cuidadosamente en el laboratorio antes de convertirse en un proceso industrial y se desarrolla gradualmente en instalaciones piloto, no implantándose a gran escala hasta que no queda demostrada su rentabilidad. La transición desde el laboratorio hasta la fábrica es la base de la industria química, que reúne en un solo proceso continuo llamado cadena o línea de producción las operaciones unitarias que en el laboratorio se efectúan de forma independiente. Estas operaciones unitarias son las mismas sea cual fuere la naturaleza específica del material que se procesa. Algunos ejemplos de estas operaciones unitarias son la trituración y molienda de las materias sólidas, el transporte de fluidos, la destilación de las mezclas de líquidos, la filtración, la sedimentación, la cristalización de los productos y la extracción de materiales. Las industrias químicas de productos inorgánicos más importantes son la de fabricación del ácido sulfúrico, la industria del vidrio, la de producción de aluminio, cobre, hierro y acero, la de obtención de amoníaco y abonos nitrogenados, y la de fabricación de sosa entre otras.

Las industrias químicas de productos orgánicos más importantes son la industria Carbo química, cuya materia prima es el carbón, la industria petroquímica, cuya materia prima es el petróleo, y como derivadas de éstas las industrias de los plásticos y resinas sintéticas, y las de fabricación de detergentes. 

Procesos de formulaciones.

Especificaciones

Desde el momento que una sociedad decide elaborar una especialidad química o un producto formulado para responder a una necesidad explícita o supuesta del mercado, ella comienza por realizar un estudio de mercado para:

1. Identificar las necesidades de los clientes potenciales.
2. Recontar los modos de aplicación utilizados.
3. Localizar los productos competidores y, en particular, el producto “líder” que servirá de referencia en términos de precio y de desempeño.

Una vez reunida toda esta información, el responsable del proyecto procede a un análisis funcional del producto y establece, en concertación con el laboratorio de aplicación, unas especificaciones fijando el marco técnico, reglamentario y económico que quien concibe el producto debe respetar.

Tabla 1: Especificaciones de un detergente para lavar ropa

Teniendo que concebir una fórmula respetando unas especificaciones dadas, el formulador deberá recorrer el ciclo de elaboración de la figura 1 que debe llegar al establecimiento de una fórmula (lista y proporciones de los constituyentes), de un protocolo preciso de fabricación (orden de incorporación de los ingredientes, temperatura, tiempo de contacto, velocidad de mezclado, propiedades fisicoquímicas a controlar durante el proceso, etc.) y una descripción de los procesos llevados a cabo.

Figura2: Ciclo de elaboración de un producto formulado

La primera etapa consiste en traducir la descripción funcional del producto que figura en las especificaciones (tabla 1) en una descripción estructural. Esta se efectúa en dos etapas; primeramente, se asocia, a cada función de uso, una o varias familias de compuestos (espesantes, emulsificantes, pigmentos, solventes, etc.) susceptibles de cumplir, total o parcialmente, la función requerida; después se precisa su escogencia seleccionando un compuesto particular teniendo en cuenta su precio, las reglamentaciones en vigor y sus interacciones con los otros ingredientes.

La segunda etapa corresponde a la asociación de materias primas. La puesta a punto del protocolo de preparación y la escogencia del proceso debe tener en cuenta la morfología y de la estabilidad química y térmica de los ingredientes y de la forma de presentación (líquida, pastosa, pulverizada, sólida, etc.) buscada para el producto final.

Esta fase de preparación debe estar seguida de una fase de validación de los productos en curso de desarrollo. Ella se efectúa sometiendo el producto candidato a pruebas de desempeño y comparando los resultados obtenidos con aquellos exigidos por las especificaciones.

En fin, una vez que la fórmula es validada por el laboratorio, es transmitida al servicio de desarrollo que traspasa, a la escala piloto, el protocolo puesto a punto en escala de laboratorio. El producto es ahora evaluado nuevamente en las condiciones más cercanas a las condiciones reales de uso (evaluación de medicamentos a doble ciego en pacientes voluntarios, ensayos en el campo para los productos agroquímicos, lavado de la ropa del personal de la fábrica para un nuevo detergente, pruebas de productos capilares a media cabeza en voluntarios, etc.)

                                                                                                    

El Químico en la Industria.

El Químico Industrial posee un campo ilimitado para su desarrollo profesional. Su trabajo está relacionado con un sin fin de industrias, tales como:

• Química orgánica, química inorgánica, química física, química analítica, bioquímica, química ambiental, geoquímica, entre otras. 
• Industria Química de Generación: papel, agroquímica, química de alimentos, petroquímica, minería, textiles, entre otras. 
• Industria Química de Transformación: plástico, pinturas, cementos, polímeros, entre otras.

Entre las funciones de los profesionales químicos se pueden mencionar las siguientes:

•    Promover el control de calidad y el desarrollo de nuevos productos y procesos dentro de la industria química.
•    Velar porque durante el desarrollo de sus funciones, estas se realicen dentro de las normas de seguridad industrial y ambiental establecidas.
•     Efectuar ensayos y análisis químicos puros para el control de calidad y los procedimientos de fabricación de productos químicos.
•      Desarrollar métodos y técnicas de análisis químicos.
•     Llevar a cabo investigaciones para incrementar el conocimiento científico en el campo de la química.
•    Realizar investigaciones básicas y aplicadas, y efectuar estudios para probar, elaborar, perfeccionar materiales, productos y procedimientos industriales de fabricación.
•     Practicar y desarrollar la enseñanza de la química en todos los niveles.

El Químico Formulador.

Este constituye un eslabón importante en el proceso de elaboración de un producto terminado, pues es a él a quien se le confía la misión de transformar uno o varios materiales activos en un producto, que posea el desempeño requerido y un costo aceptable, práctico en su utilización, respetuoso de la legislación en vigor y sin peligro para el consumidor y el ambiente.

Su función en la empresa lo lleva entonces a mantener un diálogo permanente con numerosos socios dentro o fuera de la empresa (figura 2) en particular con:

•   El servicio de mercadeo que define el objetivo a alcanzar y las especificaciones a respetar.
•    El servicio de empacado o envasado que concibe la presentación más conveniente para el producto terminado y el modo de distribución más práctico para el cliente.
•   Los organismos oficiales que fijan el marco reglamentario de los ingredientes   autorizados en cada sector de aplicación y para cada país.
•    El área de investigación y desarrollo que suministra la materia activa original a formular o los nuevos conceptos fisicoquímicos a aplicar.
•      Los proveedores de especialidades químicas que proponen las materias activas convencionales y los auxiliares de formulación.
•   El laboratorio de toxicología que selecciona las materias primas aceptables según las reglamentaciones en vigor y según los criterios propios de la empresa. Evalúa igualmente la ecotoxicidad del producto final.
•    Los laboratorios de aplicación, a menudo integrados con el servicio de formulación, que evalúan el desempeño en aplicación de las fórmulas en curso de desarrollo.
•    Los servicios de desarrollo y producción que precisan las técnicas puestas a punto disponibles (o considerables) en la empresa.

Figura 2: Socios con los cuales el formulador sostiene un diálogo permanente

El Químico formulador debe entonces aprovechar todas estas ayudas y tener en cuenta sus restricciones al momento de elaborar su fórmula. Para lograr sus objetivos el formulador debe tener en cuenta lo siguiente:

Las materias activas y los auxiliares de formulación autorizados en su propio dominio de actividades. Esto incluye el conocimiento de las propiedades físico-químicas y de las estructuras químicas de cada ingrediente. Pero es sobre todo la función técnica (espesar, colorear, opacar, etc.) que va a cumplir cada constituyente a nivel de la fórmula final la que debe ser perfectamente conocida.

•  La físico-química de la formulación que da al formulador un marco conceptual que le permite adoptar un método racional en el momento de la elaboración de sus fórmulas y de explicar las sinergias (desempeño de la fórmula más elevado del esperado sobre la base de los ingredientes separados) o de los antagonismos (desempeño menos eficientes que los esperados).
•   La ingeniería de la formulación que comprende la ingeniería de las mezclas, los procesos de puesta en forma y de aplicación de las fórmulas (pulverización, aplicación con brocha, recubrimiento inducido, etc.), porque son a menudo éstas últimas que imponen la forma (sólida, pulverizada, pastosa o líquida) y el perfil geológico del producto final.

La noción de formulación es muy amplia ya que concierne a todas las industrias que elaboran intermediarios o productos finales mezclando múltiples materias primas. Con mayor precisión, la formulación puede ser definida como el conjunto de conocimientos y operaciones empleados cuando se mezclan, asocian o condicionan ingredientes de origen natural o sintético, a menudo incompatibles entre sí, para obtener un producto comercial caracterizado por su función de uso (lavar ropa blanca, curar una enfermedad, maquillar la piel, etc….) y su aptitud para satisfacer las especificaciones preestablecidas. Entre los constituyentes de una fórmula, se distinguen a las materias activas que cumplen con la función principal buscada y a los auxiliares de formulación que juegan papeles secundarios pero indispensables en muchos casos. En definitiva, la formulación concierne a todas las aplicaciones de productos químicos, naturales o sintéticos. 

Tiene como objetivo obtener el mejor compromiso posible entre resultados, facilidades de uso y seguridad a un costo mínimo. Este compromiso evoluciona constantemente con los modos y niveles de vida de la población y constituye el campo de competición entre las empresas.

Las industrias de formulación muy rara vez emplean la química en el sentido reaccional del término. De hecho, es esencial que los constituyentes de una fórmula no reaccionen entre sí, al menos durante las fases de preparación y almacenaje del producto. En cambio, durante la fase de utilización de ciertos productos formulados (pinturas, adhesivos, explosivos, detergentes, soportes fotográficos, cementos, etc…), algunos ingredientes sufren transformaciones físicas y químicas importantes desencadenadas por la modificación de condiciones ambientales (pH, tasa de humedad, evaporación de solventes, temperatura, presencia de oxígeno, agitación, etc...). Así el principio de funcionamiento de los productos formulados está a menudo basado en una reactividad retardada de una parte de los constituyentes.

    

CONCLUSIÓN

A medida que la sociedad ha ido evolucionando a lo largo de la historia, cada vez se han ido haciendo comunes en la vida diaria más y más objetos que unos años atrás no existían o eran considerados un lujo. Esta ansia humana por conseguir diferentes útiles que le facilitaran la vida lo más posible ha derivado en la formación de la industria química, gracias a la cual ahora es posible fabricar muchos y muy diferentes objetos a partir de lo que encontramos en la naturaleza.

Ésta llamada industria química se ocupa de llevar a cabo los procesos químicos necesarios para transformar las materias primas que encontramos en la naturaleza en productos ya acabados y que puedan ser utilizados según su función. Y es en gran medida gracias a ella el que la sociedad actual haya alcanzado el grado de desarrollo que posee actualmente.

Como ya se vio, es de gran importancia para cubrir las necesidades de la sociedad desde la alimentación hasta cosas más secundarias como la obtención de plaguicidas, fármacos, combustibles, plásticos y polímeros, pinturas, jabones, cosméticos, etc.