CHEMical KINetics SimuLATOR (Chemkinlator): Una herramienta amigable para realizar simulaciones de cinética química
Autores: Ágreda Bastidas, Jesús Alberto; Cruz Camacho, Elkin Alejandro; Montoya Arguello, Juan Andrés
Idioma: Inglés
Editor: Universidad Nacional de Colombia
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 173
Citaciones: Revista Colombiana de Química Vol. 49 No. 1
CHEMical KINetics SimuLATOR es una interfaz gráfica para realizar simulaciones de mecanismos de reacción. La interfaz le permite al usuario ver y cambiar los parámetros de una red de reacciones en una única ventana. Chemkinlator puede realizar tres tipos de simulaciones cinéticas: Time Series, calcula la concentración de cada especie en un intervalo de tiempo del modelo estudiado; Bifurcation, es el resultado de ejecutar varias veces las simulaciones del modo Time Series, cambiando gradualmente diferentes constantes de velocidad; y Flow/Temperature es una serie de tiempo en la que se tiene en cuenta el efecto del flujo considerando un Reactor de Flujo Continuo bien Agitado y el efecto de la temperatura sobre las constantes de velocidad según la ecuación de Arrhenius. En nuestro grupo de investigación, Chemkinlator ha sido la herramienta principal para verificar las predicciones hechas por los algoritmos que analizan el fenómeno de homochiralidad. Chemkinlator está escrito en C++14 y Qt, y usa la subrutina de Fortran DLSODE para resolver las ecuaciones diferenciales relacionadas con los mecanismos de reacción. Chemkinlator es software de código abierto bajo la licencia Apache 2.0 y se puede descargar libremente.
Introducción
Los químicos estudian los mecanismos de reacción (también llamados redes de reacción [1, 2]), utilizando herramientas matemáticas para resolver, cuantitativa o cualitativamente, las ecuaciones diferenciales asociadas a dichas redes. La existencia de soluciones cuantitativas (analíticas) a estas ecuaciones diferenciales es deseable pero se limita a un pequeño conjunto de redes químicas [3]. El análisis cualitativo, por ejemplo, el análisis de estabilidad lineal [4], el análisis estequiométrico de redes (SNA) [1, 2] o, más recientemente, la desigualdad de Frank para redes homocíricas [5, 6], nos proporciona información valiosa, pero cuando los mecanismos implican muchas especies y reacciones, estos análisis cualitativos son difíciles de realizar. Un enfoque más práctico, aunque no es una solución general, es simular la red química de interés en condiciones particulares. Esto significa resolver, numéricamente, las ecuaciones diferenciales asociadas a la red [7]. Se trata de un tipo de búsqueda exhaustiva [8] que produce una solución particular y que suele requerir una cantidad importante de trabajo numérico, el tipo de trabajo que se realiza rápidamente, la mayoría de las veces, por los ordenadores. Lo bueno de la búsqueda exhaustiva es que, en la mayoría de los casos, encuentra soluciones. Es una opción cuando no se pueden utilizar otras herramientas matemáticas para conocer el comportamiento de un modelo.
Descripción
CHEMical KINetics SimuLATOR es una interfaz gráfica para realizar simulaciones de mecanismos de reacción. La interfaz le permite al usuario ver y cambiar los parámetros de una red de reacciones en una única ventana. Chemkinlator puede realizar tres tipos de simulaciones cinéticas: Time Series, calcula la concentración de cada especie en un intervalo de tiempo del modelo estudiado; Bifurcation, es el resultado de ejecutar varias veces las simulaciones del modo Time Series, cambiando gradualmente diferentes constantes de velocidad; y Flow/Temperature es una serie de tiempo en la que se tiene en cuenta el efecto del flujo considerando un Reactor de Flujo Continuo bien Agitado y el efecto de la temperatura sobre las constantes de velocidad según la ecuación de Arrhenius. En nuestro grupo de investigación, Chemkinlator ha sido la herramienta principal para verificar las predicciones hechas por los algoritmos que analizan el fenómeno de homochiralidad. Chemkinlator está escrito en C++14 y Qt, y usa la subrutina de Fortran DLSODE para resolver las ecuaciones diferenciales relacionadas con los mecanismos de reacción. Chemkinlator es software de código abierto bajo la licencia Apache 2.0 y se puede descargar libremente.
Introducción
Los químicos estudian los mecanismos de reacción (también llamados redes de reacción [1, 2]), utilizando herramientas matemáticas para resolver, cuantitativa o cualitativamente, las ecuaciones diferenciales asociadas a dichas redes. La existencia de soluciones cuantitativas (analíticas) a estas ecuaciones diferenciales es deseable pero se limita a un pequeño conjunto de redes químicas [3]. El análisis cualitativo, por ejemplo, el análisis de estabilidad lineal [4], el análisis estequiométrico de redes (SNA) [1, 2] o, más recientemente, la desigualdad de Frank para redes homocíricas [5, 6], nos proporciona información valiosa, pero cuando los mecanismos implican muchas especies y reacciones, estos análisis cualitativos son difíciles de realizar. Un enfoque más práctico, aunque no es una solución general, es simular la red química de interés en condiciones particulares. Esto significa resolver, numéricamente, las ecuaciones diferenciales asociadas a la red [7]. Se trata de un tipo de búsqueda exhaustiva [8] que produce una solución particular y que suele requerir una cantidad importante de trabajo numérico, el tipo de trabajo que se realiza rápidamente, la mayoría de las veces, por los ordenadores. Lo bueno de la búsqueda exhaustiva es que, en la mayoría de los casos, encuentra soluciones. Es una opción cuando no se pueden utilizar otras herramientas matemáticas para conocer el comportamiento de un modelo.