Este cuerpo académico se ha distinguido por una dinámica de productividad Nacional e Internacional; el cual está conformado por el Dr. Alvarado Juan Francisco Javier (SNI nivel 1), Dr. Castrejón González Edgar Omar (candidato SNI), Dr. Estrada Baltazar Alejandro (SNI nivel 2), Dr. González Alatorre Guillermo (SNI nivel 2), Dr. Iglesias Silva Gustavo (SNI nivel 3), Dr. Rico Ramírez Vicente (SNI nivel 2) y Dr. Vázquez Román Richart (SNI nivel 2).

El Cuerpo Académico (CA) de Ciencia Básica en Ingeniería Química tiene como objetivo el desarrollo de procesos en diversas áreas que constituyen las ciencias fundamentales de la Ingeniería Química, de forma que las contribuciones obtenidas pudieran ser aplicadas a cualquier proceso químico, así como a su operación, diseño, seguridad e interacciones con el ambiente.  El CA considera como tópicos:

a)    Seguridad de procesos. Uno de los compromisos adoptados por nuestro CA es aplicar ciencia básica que permita entender la fenomenología, por ejemplo, de la dispersión de un gas tóxico, la energía liberada debido a accidentes con fuego y explosión, etc. En gran medida, nuestros trabajos han permitido optimizar la distribución de instalaciones fundamentados en la reducción de riesgo. La inclusión de estos aspectos de seguridad necesariamente producirá una evolución en la síntesis convencional de intercambio térmico y diseño general de procesos.

b)    Medición y modelación de propiedades termo físicas, procesos de separación específicamente sobre columnas de burbujeo, actualmente explorando sobre el Análisis de Ciclos de Vida (ACV) y en mediciones reológicas.

c)     Análisis de compuestos tóxicos presentes en bebidas y productos alimentarios comerciales en México. Actualmente se han implementado técnicas novedosas que tienen la particularidad de ser amigable con el medio ambiente y dar resultados más precisos que las técnicas convencionales de análisis y extracción. Una de estas técnicas es conocida como  microextracción del espacio de cabeza en fase sólida.

d)    Simulación Molecular. En particular enfocada en tres rubros: Estudio de propiedades reológicas y estructurales de fluidos complejos. Crecimiento selectivo de Nanotubos de Carbón sobre catalizadores metálicos y obtención de potenciales reactivos entre sustratos de sílice y alúmina con metales de transición.

e)    Procesos de caracterización reológica de fluidos complejos y nanocompuestos; al igual que procesos de separación y reacción simultáneos.

Los cuerpos Académicos, son grupos de profesores de tiempo completo que comparten una o varias Líneas Innovadoras de Investigación Aplicada y Desarrollo Tecnológico, mismas que se orientan principalmente a la asimilación, desarrollo, transferencia y mejora de tecnologías existentes así como un conjunto de objetivos y metas académicas comunes.

El CA de Ciencia Básica en Ingeniería Química trabaja en proyectos de investigación que atienden necesidades concretas de los sectores académico e industrial y participa en programas de financiamiento con dichos sectores tales como los ofrecidos por PROMEP, CONACYT, DGEST, Tecnológico Nacional de México, Texas A&M University, COSNET,  PRODEP entre otros.

El CA de Ciencia Básica en Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Celaya se creó en el año 2008 y su función ha sido formar recursos humanos de excelencia y desarrollar conceptos, principios, modelos y estrategias básicas para el modelado, análisis, optimización e interpretación de los fenómenos fisicoquímicos involucrados en los procesos industriales y su operación. Esto proporciona las herramientas para que otros investigadores logren aplicar el conocimiento, generado por el CA, para desarrollar innovaciones tecnológicas. Lo anterior se puede solventar mediante el trabajo interdisciplinario, ya que el desarrollo de procesos productivos es una actividad integral que incluye desde el diseño o búsqueda del organismo productor hasta la evaluación técnica-económica del proceso tecnológico desarrollado.

Dentro de los principales tópicos de Investigación del Cuerpo Académico están: Termodinámica y estimación de propiedades, cinética y reactores, simulación y optimización de procesos químicos, análisis cuantitativo,  dinámica molecular, termodinámica estadística, simulación por dinámica molecular de fluidos complejos y nanocompuestos poliméricos, análisis cuantitativo de compuestos tóxicos en productos alimentarios y bebidas,   diseño de procesos de separación-reacción, medición de propiedades como la densidad alta y baja presión, viscosidad, tensión superficial, desarrollo de ecuaciones de estado, modelos de solución, propiedades de exceso, coeficientes de transferencia de masa, determinación de indicadores en productos como la leche, rellenos sanitarios, desarrollo de modelos para describir fenómenos con la digestión anaerobia, con la finalidad de contribuir a la solución de problemas reales del entorno del estado y del país, mediante la generación de nuevos procesos y productos que contemplen el uso de agentes Químicos así como la formación de capital humano de alto nivel.

El CA de Ciencia Básica en Ingeniería Química se ha distinguido por la dinámica productividad en diferentes áreas de la Ingeniería Química, un ejemplo de ello es la publicación de más de 100 artículos internacionales. Un importante esfuerzo de esta línea de investigación es el desarrollo de tecnología.  En este rubro se han obtenido éxitos relevantes como son relacionados con los siguientes proyectos: Estudio sobre el crecimiento selectivo de Nanotubos de Carbón para dispositivos electrónicos. 2011, Reología de Fluidos Complejos: Polímeros y Micelas. Estudio con Dinámica Molecular fuera de Equilibrio. 2009, Propiedades Mecánicas y de Transporte de Nano-Compuestos Poliméricos con Simulación Molecular. 2009, Reología de Fluidos Complejos: Simulación Molecular fuera del Equilibrio. 2005, Análisis teórico de la estructura de los fluidos complejos y su relación con el comportamiento reológico, financiado por CONACYT, Efecto de la estructura de dendrímeros en el comportamiento reológico, usando dinámica molecular fuera del equilibrio. Financiado por TecNM, Uso de simulación molecular para obtener curvas reológicas de polímeros lineales y ramificados. Financiado por DGEST, CONACYT Proyecto CB-2008-01- 104672  Diseño de Sistemas de Combustión Indirecta de Gases con Transportadores de Oxígeno: Estudio Fundamental Sobre Configuraciones Alternativas, Seguridad Y Termodinámica, DGEST Proyecto 5273.14-P   Medición Experimental y Estudio Mediante Dinámica Molecular de las Propiedades Termodinámicas y Reológicas de la Sangre Humana, DGEST 4528.12-P  Generación Sustentable de Energía: Diseño de Sistemas CLC, DGEST 5542.15-P Cuantificación de N-nitrosaminas en bebidas de consumo frecuente en México.

A continuación se describe uno de los tópicos del CA de Ciencia Básica en Ingeniería Química.

La simulación por Dinámica Molecular de Fluidos complejos se utiliza como una herramienta complementaria a las técnicas experimentales para entender la relación entre el comportamiento reológico y la estructura molecular. Algunos ejemplos de fluidos complejos son alimentos, polímeros (plásticos), surfactantes (jabones), pastas, geles, etc. Los efectos no Newtonianos que ocurren en este tipo de fluidos han sido un tema de gran interés para investigadores e industriales, debido a que pueden ocurrir ciertas inestabilidades como fractura del fundido (melt fracture), piel de tiburón (shark skin), etc. lo cual genera pérdidas considerables por productos defectuosos. Al utilizar la simulación por Dinámica Molecular es posible entender, a nivel molecular, los comportamientos no Newtonianos. El objetivo de este tipo de simulación es “imitar” el movimiento de las moléculas, generando una trayectoria dinámica de la cual se conoce en todo momento posiciones y velocidades y, de acuerdo a la termodinámica estadística, esta información es suficiente para determinar propiedades macroscópicas. Para efectuar este tipo de simulaciones se dispone de un equipo de super-cómputo, constituido por 1 nodo maestro y 13 nodos esclavos que, en total, suman 125 cores y 250 Gb de memoría RAM.

CONCLUSIONES

Los grandes avances de la Ingeniería Química contribuyen al desarrollo económico y social de nuestro país. Lo anterior se logrará a medida que se cumplan tres premisas: docencia, investigación y vinculación con el sector productivo.

La primera se cumple con la formación de capital humano de alto nivel en los programas de licenciatura, maestría y doctorado en los que participan los miembros del CA, manteniendo un alto nivel académico, enriquecido con una visión analítica, crítica e independiente lograda a través de la participación de estudiantes en las actividades de investigación.

La segunda se enriquece mediante la unión de recursos materiales e intelectuales y esfuerzos de grupo de investigadores que, junto con la generación de nuevos conocimientos, buscan la solución a problemáticas y el análisis de alternativas de desarrollo para la sociedad, que debe reflejarse en la divulgación de los logros de investigación a través de la presentación de trabajos en foros nacionales e internacionales, así como la publicación de artículos en revistas internacionales de impacto e indizadas con arbitraje estricto.

ES BUENO SABER QUE…..

Con respecto a la vinculación, el CA en Ciencia Básica en Ingeniería Química, ha participado en el desarrollo de procesos con empresas e instituciones de investigación tales como: MetMex Peñoles SA de  CV (proyecto. Reingeniería del Modelo de Optimización de Mixturas SIMEMAP), IDESA SA de CV (proyecto. Análisis y Diseño de Procesos), Innovación y Desarrollo de Energía Alfa Sustentable, S.A. de C.V. (proyecto.  Diseño de una Columna de Destilación Continua como parte del Desarrollo de una Ingeniería Básica para una Planta Demostrativa de Despolimerización de Plásticos) además el CA mantiene intercambio académico con el Mary Kay O’Connors Process Safety Center dentro del Chemical Engineering Department de la Universidad Texas A&M así como con el Vishwamitra Research Institute (Chicago, Illinois, USA) con proyectos de investigación relacionados con la seguridad y la ingeniería de procesos. En algunos casos se ha partido desde la caracterización química de productos y procesos hasta la optimización de procesos nuevos o ya en operación y el desarrollo del plan de negocios y de ingeniería de detalle.