Malla Curricular Ingeniería Química

Mediante este curso, la/el alumna/o tendrá una noción general de los temas que aprenderá durante toda su carrera. Asimismo, le servirá para correlacionar los conceptos aprendidos con los procesos que se llevan a cabo a nivel industrial. De esta manera, comprenderá la utilidad de cada curso en su malla curricular.

El curso está diseñado para que la/el estudiante de la carrera de Ingeniería Química fortalezca y amplíe la base construida en Química General. El curso revisará aspectos de estructura molecular y reactividad química y luego introducirá aspectos cuantitativos de la reactividad (energética, cinética y rendimiento). El curso busca que la/el estudiante empiece a visualizar un sistema como una mezcla de materiales y compuestos donde pueden existir reacciones deseadas y no deseadas. Con ello, proporciona herramientas para calcular la posibilidad de que una reacción ocurra, promoverla o impedirla de ser necesario. En la medida de lo posible, se incluirán ejemplos de procesos industriales durante el desarrollo del curso.

El curso está diseñado para que la/el estudiante de la carrera de Ingeniería Química aplique los conocimientos de Química General y Química Avanzada hacia procesos de síntesis orgánica encontrados a nivel industrial. Por lo tanto, conceptos de estructura molecular y termodinámica química serán aplicados desde el inicio. El curso revisará los principales grupos orgánicos funcionales y luego estudiará su reactividad, caracterización y mecanismos de reacción. El curso incluye módulos donde se abordarán los temas de generación de polímeros, manejo y conversión de hidrocarburos y bioquímica introductoria.

La química analítica es una rama de la química que se ocupa del estudio, tanto cualitativo como cuantitativo, de sustancias de interés (analitos) presentes en una muestra, sea de naturaleza inanimada (sintética) o viviente (productos naturales). Para ello, se apoya en métodos clásicos, gravimétricos o volumétricos, y métodos instrumentales, en su mayoría espectroscópicos, por ejemplo, la evaluación de la dureza del agua, basada en la determinación de la concentración de calcio y magnesio; la determinación de metales en distintas muestras, basados en su identificación y cuantificación por absorción atómica, etc. En este contexto, el curso consta de sesiones teóricas y experimentales, donde se abordarán los métodos más utilizados para el análisis cualitativo y cuantitativo de la materia. Al iniciar, se revisarán términos generales relacionados con el proceso de medición, así como la interpretación de resultados con base en el análisis estadístico. Se procederá con el estudio de los métodos clásicos, como gravimetría, volumetría, precipitación y complexometría. Finalmente, se estudiarán métodos instrumentales de análisis basados en espectroscopia UV-Vis, espectroscopia por absorción atómica, entre otros. Como parte del curso, se trabajará durante todo el ciclo en un proyecto grupal relacionado con la evaluación de una materia prima mediante los métodos aprendidos.

La asignatura, de naturaleza teórico-práctica, provee una introducción a principios y técnicas de cálculos fundamentales en la ingeniería química, con los que se analizan y diseñan procesos representados en diagramas de flujo. Los temas que se cubren comprenden balances de materia, balances de energía y balance combinado de materia y energía en sistemas de proceso unifásicos y multifásicos, tanto reactivos como no reactivos, con especial énfasis en sistemas en estado estacionario. Asimismo, se revisan aspectos fundamentales, como el manejo de unidades, la conversión de unidades, las cifras significativas y los cálculos básicos con variables de proceso.

El curso provee una visión inicial unificada de las tres ramas de los fenómenos de transporte (las transferencias de cantidad de movimiento, de energía y de masa) mientras desarrolla dos competencias esenciales en el área: el modelado y la simulación. Para ello, se relacionan conceptos teóricos con aplicaciones industriales. En este curso se introduce a la/al alumna/o a los principios físicos y al formalismo matemático del área. Luego, se ejercitan elementos básicos para el modelado de problemas de transporte típicos y se brinda a la/al estudiante una experiencia práctica con un software comercial de simulación de dinámica de fluidos computacional.

El objetivo general del curso, de naturaleza teórico-práctica, es el estudio de fluidos (estáticos y en movimiento) y las interacciones con su entorno para transportar energía, masa y momento. El curso enfatiza en los fundamentos físicos que describen estos fenómenos de transporte y muestra algunas aplicaciones ingenieriles frecuentes. Los temas principales que se desarrollarán en este curso son principales propiedades físicas de fluidos, cinemática de flujos, principios de conservación (masa, momento y energía) en sistemas con uno o más fluidos en movimiento, introducción a la selección de bombas y ventiladores, e introducción a la mecánica de fluidos computacional.

La asignatura desarrolla los conceptos fundamentales de los sistemas termodinámicos y el equilibrio termodinámico. Se analiza e interpreta la primera y segunda ley de la termodinámica. El curso aborda la energía de un sistema, calor y trabajo; los sistemas cerrados y energía interna; las propiedades volumétricas de los fluidos puros; las propiedades termodinámicas de los fluidos; la termodinámica de soluciones y el equilibrio en las reacciones químicas.

En este curso introduciremos los fundamentos del proceso de modelado y simulación de sistemas dinámicos. Con ello, se entenderá que un sistema dinámico puede ser representado por un modelo matemático, que se caracteriza por su comportamiento real y que puede ser resuelto con el uso de herramientas de solución computacional. Así, la consolidación de estos conocimientos permitirá analizar el comportamiento de los sistemas dinámicos, con la finalidad de desarrollar soluciones a problemas presentes en ingeniería. Este curso desarrollará habilidades en simulación con el uso de Scilab y Xcos, a fin de interpretar los resultados obtenidos del sistema a través de distintas señales de entrada.

El enfoque del curso se orienta a la aplicación teórico-práctica de los principales procesos físico-mecánicos aplicados en la ingeniería química. Por un lado, se abordan operaciones con sólidos, como la reducción de tamaño de partícula y el tamizado. Por otro, se estudian las principales operaciones de separación basadas en principios de cantidad de movimiento y de mecánica de fluidos aplicada, como agitación, mezcla, filtración, sedimentación, precipitación y centrifugación. Asimismo, se estudia la cristalización, operación unitaria fundada en equilibrio sólido-líquido. También se estudiarán ejemplos de aplicación de las operaciones de separación en diversas industrias.

El curso provee una comprensión aplicada de la transferencia de masa y la trata como un área del conocimiento central en la ingeniería química y como fenómenos importantes en diferentes operaciones encontradas en las industrias de procesos. Los aspectos clásicos de las transferencias difusiva y convectiva de masa son estudiados y luego practicados en actividades experimentales con el uso de equipos de proceso en escala piloto.

La asignatura, de naturaleza teórico-práctica, proporciona un panorama general de la aplicabilidad de la transferencia de calor en la práctica de la ingeniería, con ejemplos aplicativos. Los temas que se cubren comprenden los mecanismos fundamentales de la transferencia de calor, como conducción, convección y radiación, tanto en estado permanente como transitorio. Asimismo, se enfatiza en el planteamiento y el análisis de problemas de transferencia de calor en equipos de intercambio de calor.

La primera parte del curso brinda los elementos de base de microbiología y de biotecnologías, indispensables para una primera comprensión de los bioprocesos de mayor relevancia, aplicada para el ingeniero químico. Aborda aquellos bioprocesos que son la única alternativa tecnológica conocida para obtener determinados productos y los que representan una alternativa tecnológica más. En la segunda parte del curso, el enfoque de la ingeniería química de procesos se aúna a los temas del curso. Asimismo, el estudiante lleva a cabo el diseño básico de un proceso biotecnológico potencialmente escalable y de interés comercial, con base en equipos disponibles de manera comercial e involucra todos los aspectos biológicos y tecnológicos relevantes. Además, evalúa de forma preliminar la factibilidad económica de su escalamiento a nivel industrial. El curso también ofrece la posibilidad de visitar una planta industrial donde los bioprocesos estén en el centro de las operaciones de la empresa.

El curso trata de situaciones de naturaleza aplicada o inmediatamente aplicable, y que son propias al contexto laboral del ingeniero químico. Plantea como reto a la/al estudiante la resolución, en pequeños grupos, de un caso real previamente definido e inspirado en un contexto industrial peruano de la actualidad. Se fomenta que los grupos propongan, fundamenten, desarrollen y presenten con autonomía una solución completa y sólida para el caso tratado. Para ello, deben aplicar y afianzar sus conocimientos en ingeniería química, así como sus habilidades de comunicación, trabajo en equipo, resolución de problemas y toma de decisión. También deben demostrar proactividad en la obtención de nuevos conocimientos y comportamientos que necesiten para lograr su trabajo.

El curso realizará la introducción al rol de las operaciones de separación en los procesos industriales químicos mediante la explicación de los constituyentes de separación de una mezcla química, que se focalizan en cinco técnicas de separación general. Asimismo, se desarrollará una selección de operaciones de separación basadas en factores que involucran alimentación, productos, diferentes propiedades, entre componentes químicos y características de diferentes operaciones de separación. Los temas principales que se revisarán en este curso son fundamentos de las operaciones de separación fisicoquímicas, análisis y diseño preliminar de operaciones de separación fisicoquímicas, como la absorción y la desorción, la destilación, la extracción líquido-líquido, la adsorción y la lixiviación.

El curso está dedicado al análisis cinético de los sistemas con reacciones químicas, al dimensionamiento de reactores químicos ideales y a la operación de una planta piloto de reacción química. Para ello, se vale de clases expositivas, de la resolución de ejercicios y problemas y de clases de laboratorio. Los temas cubiertos aseguran una base sólida en fundamentos de cinética química y de reactores químicos, la derivación de expresiones de velocidad de reacción, la predicción de la evolución del comportamiento de sistemas reactivos, el dimensionamiento y operación de reactores ideales homogéneos isotérmicos y no isotérmicos, bien como una primera comprensión de catálisis y de reactores catalíticos heterogéneos.

La asignatura provee una introducción a principios fundamentales de modelamiento y simulación de procesos, desde la escala macro hasta la escala micro, con un enfoque en aplicaciones en ingeniería química. Los temas que se cubren comprenden la simulación de procesos sin reacción química y con reacción química, tanto en estado estable como en estado transitorio. Asimismo, se realiza una introducción al modelamiento molecular.

Este curso propone a la/al estudiante de octavo ciclo desarrollar proyectos a través de experiencias reales en la industria, la investigación y el emprendimiento. Las/los estudiantes lograrán los objetivos del curso a través de desafíos que requerirán soluciones de alto impacto y un amplio conocimiento técnico. Los proyectos se complementarán con asesoría de un mentor asignado por la carrera, bajo la figura de practicantes preprofesionales. El curso desarrolla las siguientes competencias transversales: - Investigación: Se relaciona con la capacidad del estudiante de realizar una búsqueda exhaustiva de la problemática a trabajar y, a partir de ella, encontrar la información necesaria para cumplir los objetivos. - Análisis de problemas: La/el estudiante analiza e interpreta la información recabada y formula hipótesis o da soluciones bajo el enfoque requerido por cada proyecto. - Ética: El manejo de la información es importante, así como el compromiso con el equipo de trabajo, para desarrollar los procesos con información transparente y verídica. - Gestión de proyectos: La/el estudiante, durante dieciséis semanas, a través de un cronograma de trabajo que comprende hitos y evaluaciones bimensuales, buscará lograr los objetivos propuestos en la ficha de proyectos, con el apoyo de su asesor. - Uso de herramientas modernas: Parte del desarrollo de los proyectos es el uso de tecnologías, como software, equipos de alta precisión y técnicas modernas para realizar análisis, establecer métricas o complementar el avance del proyecto. Los temas principales que se revisarán en este curso dependerán de la naturaleza de cada proyecto, ya que cada uno presenta una metodología, unos objetivos y unos entregables diferentes, de acuerdo a la modalidad que se desarrolle.

El curso se desarrollará en tres módulos: componentes básicos de un sistema de control, diseño de sistemas de control de procesos y diseño de sistemas de control por retroalimentación. En el primer módulo se revisará la terminología en instrumentación, tipos de sensores y elementos finales de control, como válvulas y actuadores. En el segundo módulo aprenderemos los principales conceptos de control, con retroalimentación y con acción precalculada, función de transferencia de un proceso y sistemas de orden superior, modelamiento y obtención de su función de transferencia. En el tercer módulo se analizará la estabilidad de sistemas por retroalimentación y diseño de sistemas de control.

El objetivo del curso es desafiar a la/al estudiante a combinar los principios técnicos aprendidos en las otras asignaturas, con conceptos simples de economía para el diseño integrado de una planta o un proceso químico. Se espera que los estudiantes desarrollen los diagramas de flujo de procesos químicos mediante la selección de una serie de etapas de procesamiento y las correspondientes interconexiones necesarias para la transformación de materias primas en los productos deseados, con especial atención a la producción de desechos y la eficiencia energética.

El curso cubre el amplio alcance de la ingeniería de seguridad de procesos. Los temas escogidos muestran cómo la ingeniería de seguridad de procesos encaja en el contexto más amplio de la gestión de riesgos y la gestión de la seguridad de procesos, pero el énfasis se encuentra en el contenido técnico y fundamental. Entre los temas se incluye una introducción a la seguridad de procesos y a conceptos fundamentales generales, como el diseño intrínsecamente más seguro. Además, se revisan conceptos básicos de higiene industrial, modelos de fuentes y de dispersión de materiales peligrosos; se distingue entre fuego y explosiones, y se presentan medidas para controlarlos y mitigarlos. Luego, se cubren aspectos de reactividad química y cómo controlarla, así como los distintos tipos de alivios y su dimensionamiento. En este punto, se introducen los conceptos de identificación y evaluación de peligros con técnicas prominentes, como el análisis preliminar de peligros (PHA) y el análisis de peligros y operabilidad (HAZOP), seguido del análisis y la evaluación de riesgos con técnicas como árboles de falla y análisis de capa de protección (LOPA). El curso finaliza con el planteamiento de estrategias, procedimientos y diseños seguros, así como con una revisión de casos y lecciones aprendidas en ellos.