Doctorado en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Química

Reacciones catalíticas en superficies

Asignatura orientada a profundizar en los principios teóricos y procedimientos experimentales aplicados en las reacciones heterogéneas catalizadas. La asignatura entrega herramientas para diseñar e interpretar estudios cinéticos que involucran reacciones de catálisis heterogénea. Se desarrolla una metodología para deducir mecanismos de reacción, expresiones de velocidad y selectividad. Se analizan y discuten mediciones experimentales de velocidad de reacción sobre la base de las propiedades físico-químicas de las superficies involucradas, los modelos teóricos disponibles y los métodos de cálculo modernos orientados a predecir datos cinéticos y termodinámicos de reacciones relevantes catalizadas por superficies activas. Esta asignatura tributa a las siguientes competencia del graduado:

Diseño y simulación de procesos químicos

Esta asignatura introduce al alumno en el manejo y estudio computarizado de las operaciones de transferencia de materia, calor y cantidad de movimiento, para seguidamente profundizar en la optimización de procesos químicos, tanto en estado estacionario como dinámico. Este enfoque busca proporcionar una herramienta de trabajo que permita validar nuevos procesos para ser utilizados como herramientas predictivas de sistemas, y explorar condiciones extremas o mezclas toxicas donde la experimentación directa esta´ restringida. Esta asignatura tributa a las siguientes competencia del graduado: • Mostrar manejo conceptual, teórico y metodológico en Ingeniería qui´mica. • Caracterizar y analizar críticamente fenómenos y procesos propios de la Ingeniería qui´mica y sus campos afines. • Evaluar y proponer soluciones a problemas asociados a la especialidad, en forma individual o integrando equipos de investigación. • Desarrollar investigación para generar conocimiento científico validado y comunicarlo en contextos académicos y tecnológicos

Tecnologías de procesamiento y reciclaje de polímeros

Asignatura electiva que trata los fundamentos físico químicos de la estructura y procesamiento de materiales poliméricos. Entrega al estudiante una base teórica de relaciones entre estructura y propiedades macroscópicas de materiales poliméricos y sus implicancias en el procesamiento, aplicación y reciclaje de estos. Además, el curso incluye un módulo de trabajo de investigación donde los estudiantes identifican nichos de reciclaje y estudian procesos productivos conducentes a revalorización de residuos poliméricos, bajo el concepto de economía circular aplicada a materiales.

Corrosión y protección de metales en la industria de procesos

Asignatura que aborda los aspectos fundamentales del fenómeno de la corrosión química y electroquímica que sufren los metales en la industria de procesos. Analiza la termodinámica y cinética de los sistemas de corrosión, los diferentes tipos en las que se manifiesta, así como los factores internos y externos que influyen en el fenómeno. Profundiza en los diferentes métodos de protección contra la corrosión de los metales en diferentes medios en la industria de procesos.

Fundamentos en la caracterización de materiales

Curso teórico-práctico que brinda al estudiante los fundamentos científicos y tecnológicos para seleccionar técnicas apropiadas de caracterización tales como mecánicas, reológicas, térmicas, morfológicas y estructurales e interpretar correctamente sus resultados como competencias fundamentales para el futuro investigador en Ciencias de la Ingeniería. En este curso los alumnos tendrán oportunidad de conocer las técnicas esenciales de caracterización, comprender los principios físicos en los que se basan y experimentar los aspectos prácticos de su uso en el caso de aquellas técnicas disponibles en los laboratorios del departamento de ingeniería química y otras reparticiones de la Universidad. Además, se procesarán y analizarán los datos obtenidos como insumo en las experiencias prácticas.

Química teórica aplicada a la resolución de problemas industriales.

La Química Teórica permite modelar y simular, mediante computador, sistemas a nivel molecular y obtener sus propiedades sin necesidad de ejecutar experimentos que pueden ser caros o dónde se manipulen sustancias peligrosas. Gracias a esta disciplina, se puede favorecer el desarrollo de nuevas tecnologías, aplicables a la industria, observando cómo las moléculas interaccionan entre ellas y simulando modificaciones que favorezcan una determinada aplicación. En este curso se propone realizar una introducción sobre como la Química Teórica puede ayudar a simular procesos de relevancia industrial enmarcados en el desarrollo de nuevas tecnologías y cuidado del medioambiente. En concreto, los estudiantes simularán materiales porosos que permitan capturar CO2 del ambiente o almacenar H2, catalizadores que favorezcan la conversión CO2 en otros productos de interés, diferentes materiales con propiedades mecánicas/electrónicas y propiedades interfaciales de sistemas con aplicación para recubrimientos o recuperación mejorada de petróleo, entre otras.

Termodinamica interfacial

Descripción fisicoquimica del comportamiento de interfases fluido-fluido e interfaces sólido-fluido. En esta asignatura se plantean los modelos térmodinamicos que describen el comportamiento interfacial de sistemas en equilibrio, así como las principales técnicas experimentales.

Síntesis y aplicaciones de nanomateriales funcionales

La asignatura aborda los fundamentos de síntesis y aplicación de los nanomateriales basados en carbono, porosos, metálicos y nanocompositos. Se espera que el estudiante adquiera inicialmente una visión global de las técnicas de síntesis y procesado de los materiales avanzados en forma de nanoestructura. Luego comprenda las estrategias “top-down” y “bottom-up” en el crecimiento de materiales nanoestructurados para posteriormente ser capaz de elegir una metodología de síntesis adecuada para la obtención de un determinado tipo de material/nanoestructura de un determinado elemento/compuesto. Finalmente, se mostrarán diferentes aplicaciones de los nanomateriales funcionales, como por ejemplo aplicaciones médicas, energéticas, ambientales, en catálisis entre otras. Como una forma alternativa de estudio de nanomateriales, se hará una introducción al modelado mediante técnicas computacionales de las estructuras a nivel molecular. Se discutirá la obtención de propiedades mecánicas, energéticas, eléctricas y catalíticas de los materiales a partir de simulación y su comparación con la experimentación. Se espera que el estudiante pueda relacionar el comportamiento y propiedades macroscópicas con las estructuras, geometría, topología y mecanismos microscópicos subyacentes en la síntesis de nanomateriales.

Ingenieria electroquimica aplicada

Esta asignatura está orientada a proporcionar los fundamentos de la ingeniería electroquímica con la finalidad de describir las diferentes operaciones de transformación de la materia (física y/o química) involucradas en la Ingeniería Química tradicional. La aplicación de estos fundamentos permitirá estudiar la termodinámica de celdas electroquímica, cinética de reacciones químicas, transferencia de masa en medios iónicos y la implementación de la electroquímica en la industria moderna. La relevancia de esta asignatura, en el contexto de la Ingeniería Química, se debe, fundamentalmente, a tres aspectos de actual importancia: 1. La necesidad de describir, fenomenológicamente, los procesos industriales de la purificación de cobre, aplicación del litio e hidrógeno verde. 2. Diseñar nuevas rutas de procesos productivos mediante la aplicación de la electroquímica. 3. Extender el conocimiento obtenido en los cursos fundamentales a situaciones donde exista la presencia del campo eléctrico. Debido al programa de esta asignatura, se requiere que los estudiantes tengan conocimientos en termodinámica, reactores químicos, transferencia de materia y fenómenos de transporte.

Métodos de optimización en ingeniería química

La asignatura presenta formalmente herramientas complementarias de decisión basadas en fundamentos matemáticos, para la formulación y resolución de problemas de optimización relacionados con procesos de Ingeniería Química.

Synthesis, characterization and practical applications of polymer drug delivery systems in nanomedicine

Polymer drug delivery systems (DDS) have become one of the important research areas in nanomedicine during the past few years. Micelles, polymersomes, nanoparticles, nanoemulsions, hydrogels, electrospun fibers, etc, can be used as DDS as they offer numerous advantages compared to conventional dosage forms including improved efficiency, reduced toxicity, and enhanced patient compliance. This course is addressed to engineering, chemists, pharmacy or medicine interested in the field of biomaterials and to students who will have the opportunity to discover how the efficiency of a treatment can be increased using nanotechnology. We will cover the basic principles of synthesis and characterization of these systems. Also, a practical experience in the Biomaterial lab will be carried out to forming DDS.

Termodinámica estadística aplicada.

En esta asignatura presenta los elementos más relevantes de la termodinámica estadística y su aplicación en el área de la ingeniería química para predecir las propiedades macroscópicas de mezclas a partir de las propiedades individuales de las moléculas que los conforman

Tecnologías de separación con membranas

Asignatura teórico-práctica que explora en profundidad la ciencia y tecnología de las membranas, ofreciendo una visión integral de las estructuras de membranas y de sus aplicaciones en diversos procesos de separación. El curso abarca desde los fundamentos de la transferencia de masa y los mecanismos de transporte, hasta su implementación en industrias que incluyan procesos en reactores biológicos, alimentos, separación de gases, electrodiálisis y formación de biopelículas. Se incluye un trabajo experimental que permita relacionar la teoría con una técnica de desalinización mediante un proceso de separación mediante presión.

Procesos termoquimicos sustentables

Esta asignatura introduce al alumno en los principios analíticos, de diseño de procesos y evaluación de impactos ambientales aplicados a la transformación termoquímica de residuos con un enfoque sustentable. Se entregarán conocimientos de termoquímica analítica para comprender, a nivel fundamental, los fenómenos físico-químicos que controlan los procesos de pirólisis, gasificación y carbonización de diferentes materiales (biomasa, residuos sólidos urbanos, y otros polímeros). Además, se aplicarán técnicas de diseño y simulación de procesos a diferentes esquemas de transformación termoquímica para la generación de energía, combustibles y materiales funcionales, a partir de residuos. Finalmente, el estudiante comprenderá a nivel básico herramientas para evaluar la sustentabilidad de procesos termoquímicos. Los contenidos teóricos abordados en el curso, se complementarán con experiencias prácticas, a través del análisis de casos de estudio y la visita a centros de investigación con capacidades tecnológicas asociadas a las temáticas abordadas en el curso.

Ingeniería en materia condensada blanda (soft matter) y reología

Este curso introduce los fundamentos teóricos y las aplicaciones de ingeniería de la materia condensada blanda —coloides, polímeros, cristales líquidos y surfactantes—. Se analizarán las propiedades mecánicas, estructurales y dinámicas de estos materiales, y fenómenos mesoscópicos característicos, como el movimiento browniano. Empleando herramientas de reología, se describirá el comportamiento viscoelástico de los polímeros y se contrastarán resultados experimentales con simulaciones computacionales, de modo que el estudiante adquiera la capacidad de comprender y predecir la respuesta de materia blanda en procesos y tecnologías industriales. Esta asignatura contribuye a las siguientes competencias declaradas en el perfil de egreso Competencia 1: Demostrar manejo conceptual, teórico y metodológico de los fundamentos y procesos propios de la ingeniería química y sus campos afines. Competencia 3: Comunicar hallazgos de la investigación realizada de manera clara y efectiva en contextos académicos y tecnológicos.

Biopolímeros y materiales compuestos: técnicas avanzadas de procesamiento y caracterización

Curso teórico-práctico que entrega a los estudiantes una formación sólida en los fundamentos científicos y tecnológicos asociados a la selección de técnicas avanzadas de procesamiento y caracterización de materiales compuestos y biomateriales. A lo largo del curso, los alumnos conocerán tanto las técnicas convencionales de procesamiento de materiales basados en matrices poliméricas —como extrusión, moldeo por inyección, extrusión-soplado, calandrado y termofusión— como técnicas avanzadas y emergentes, entre ellas electrospinning, extrusión reactiva, forcespinning y manufactura aditiva 3D y 4D. Se enfatizará la comprensión de los principios físicos que sustentan cada técnica, la identificación de variables operativas críticas y la experimentación práctica en los laboratorios del Departamento de Ingeniería Química y otras reparticiones de la Universidad. Asimismo, se abordarán las principales técnicas avanzadas de caracterización de biopolímeros y materiales compuestos, integrando conocimientos sobre propiedades mecánicas, térmicas, estructurales y superficiales y sus Finalmente, el curso explora las tendencias actuales en investigación e innovación tecnológica en materiales compuestos y biomateriales, fortaleciendo competencias clave para el desempeño en investigación avanzada en Ciencias de la Ingeniería y sectores industriales estratégicos.

Aplicando la investigación

es un curso intensivo que proporciona a estudiantes de posgrado una perspectiva integral sobre la práctica de la investigación científica en contextos académicos e industriales. A través de sesiones interactivas que combinan fundamentos teóricos, herramientas computacionales, diseño de equipos experimentales y casos de estudio reales, los estudiantes desarrollarán habilidades prácticas para ejecutar proyectos de investigación de manera eficiente y creativa. El curso incluye la participación de investigadores académicos y profesionales de la industria que compartirán sus trayectorias y perspectivas, ofreciendo a los estudiantes una visión directa de las diferentes rutas profesionales disponibles en ciencia aplicada. Con énfasis en metodologías hands-on, análisis de datos computacional y solución colaborativa de problemas, este curso prepara a los estudiantes para enfrentar los desafíos reales de la investigación moderna.

Conversión termoquímica para energía renovable, combustibles y carbono estable

Este curso aborda aspectos fundamentales y casos de estudio sobre la química de la pirólisis y carbonización, caracterización de productos, modelación cinética y dinámica molecular, incorporando aplicaciones actuales en bioenergía, combustibles sostenibles de aviación (SAF), y captura de carbono. La asignatura se dictará en 4 bloques, en modalidad presencial con actividades de conferencias y una actividad evaluativa de cierre tipo seminario, donde los estudiantes presentarán un caso de estudio asociado a la temática de la asignatura. Esta asignatura tendrá un aporte relevante a estudiantes de los doctorados y magister en Ciencias de la Ingeniería c/m Ingeniería Química y el Doctorado en Energías, especialmente aquellos desarrollando proyectos afines con las temáticas del curso. Además, se prevé que los estudiantes y profesores del postgrado puedan establecer contactos con el grupo del profesor García-Pérez y eventualmente ampliar el impacto del curso a través de pasantías y proyectos en conjunto. Esta asignatura contribuirá a la formación del perfil del graduado en la siguiente competencia: a) Mostrar manejo conceptual, teórico y metodológico en Ingeniería química. b) Caracterizar y analizar críticamente fenómenos y procesos propios de la Ingeniería química y sus campos afines.

Catalytic technologies for netzero manufacturing and green hydrogen production

Catalytic Technologies for NetZero Manufacturing and Green Hydrogen Production es una asignatura que compacta en una semana temas relevantes de catálisis heterogénea para el desarrollo de procesos y servicios de la industria química. Específicamente, abarca la síntesis y caracterización de catalizadores heterogéneos para procesos de manufactura NetZero, captura/utilización de CO2, producción de hidrógeno verde y transformación de biomasa. La asignatura introduce en el conocimiento de técnicas avanzadas de preparación y caracterización de catalizadores heterogéneos como Resonancia Magnética Nuclear de estado sólido, TEM y FTIR in situ y operando