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A pesar de ser un mundo lleno de conocimientos y de tanta información en este blog nos centraremos en un solo tema que es la simulación de fenómenos químicos.
¿Qué es la simulación de fenómenos químicos?
La simulación, desde el punto de vista de la ingeniería química, es la solución de las ecuaciones de balance de materia y energía para procesos químicos en estado estacionario o dinámico, así como del dimensionamiento y la obtención de costos de los equipos involucrados en un proceso.
Pero la simulación no sólo se aplica en las industrias químicas, sino también a multitud de procesos industriales y sistemas naturales. La simulación de procesos conlleva la computación mediante software de los modelos que describen los procesos químicos, físicos, biológicos, así como otros procesos técnicos y operaciones unitarias.
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¿Porqué se utiliza este método?
Es una herramienta que se ha hecho indispensable para la solución adecuada de los problemas que están en procesos. En este ámbito, esta herramienta permite analizar, diseñar y optimizar procesos de interés en la Ingeniería Química y Ambiental.
Los métodos de simulación computacional en química hacen uso de modelos matemáticos para simular las interacciones entre los átomos de las sustancias y así resolver problemas de Indole química. La rama de la Química que emplea estas herramientas se conoce como Química Computacional y tiene como objetivos proveer explicaciones a nivel atomístico y fenómenos químicos, como también poder predecir propiedades desconocidas y diseñar nuevos sistemas.
¿Para qué se utiliza el mismo?
Los requisitos básicos para su aplicación requieren un conocimiento profundo de las propiedades químicas y físicas de los componentes puros y mezclas, de las reacciones, y de los modelos matemáticos que, en combinación, permiten el cálculo de un proceso usando la computación.
Es sabido que en la simulación convergen diversas corrientes del saber, como es el análisis de los métodos numéricos para la solución de ecuaciones tanto algebraicas como diferenciales, el modelado de procesos, operaciones unitarias y fenómenos de transporte, estimación de propiedades fisicoquímicas, etcétera.
¿Cómo podemos emplear la simulación de fenómenos químicos?
La simulación permite evaluar procesos en distintos escenarios de forma virtual. Es imprescindible para el control y la correcta gestión de procesos industriales. Pero también es muy interesante para el predicción de procesos ambientales y la toma de decisiones sobre ellos.
¿Cuándo la utilizamos?
Los tres tipos de utilidad que se resuelven por medio de la simulación son:
- Análisis de un proceso: sirve para predecir el comportamiento óptimo del proceso mediante la computación de las ecuaciones de diseño obtenidas a partir del modelado previo del mismo. Además permite la interpolación y extrapolación dentro de ciertos límites así como la búsqueda de las condiciones fuera de la gama de propiedades conocidas.
- Diseño del proceso: la simulación proporciona todos los datos de proceso requeridos para el diseño detallado de los diferentes equipos y para la construcción de plantas a nivel banco, piloto o industrial, que después de construirlas y operarlas servirán para retroalimentar el modelo utilizado o para validarlo.
- Optimización del proceso: facilita la optimización del modelo de acuerdo a los datos experimentales obtenidos de la observación del proceso.
- Optimización del proceso: facilita la optimización del modelo de acuerdo a los datos experimentales obtenidos de la observación del proceso.
¿Dónde se utiliza la simulación de fenómenos químicos?
- Optimizar operaciones con velocidad y seguridad.
- Predecir efectos producidos en el proceso por cambios en las condiciones de operación, condiciones de distribución y capacidades de los equipos involucrados.
- Evaluar los cambios en las condiciones de alimentación (realizar análisis del proceso a estudiar) de ciertas condiciones de operación y de la distribución de las redes corrientes-equipos (factores de diseño).
- Resolver balances de masa y energía con rapidez en procesos que requieran una gran cantidad de cálculos, o que sean de gran envergadura.
- Entrenar a ingenieros y operadores para el uso de sistemas de producción.
- Identificar unidades controlantes o cuellos de botella en un proceso.
- Estimar costos, realizar control de presupuesto y planificar la producción.
¿Quienes emplean este método?
