La predicción de riesgos de liberación de energía

por Cicely Enright

Como el felino grande en su hábitat natural, CHETAH 8.0, el programa de computadora Chemical Thermodynamic and Energy Release Evaluation (evaluación de termodinámica química y liberación de energía) de ASTM, anda rápido. Es un método veloz para que los profesionales examinen si una sustancia química o una combinación de éstas tiene potencial explosivo en las primeras etapas de diseño y desarrollo.

CHETAH calcula tres indicadores importantes de sensibilidad a los impactos: la entalpía máxima de una sustancia química —el cálculo de la energía más la presión y el volumen — de descomposición, la liberación de energía total y una densidad explosiva neta. Las empresas químicas y farmacéuticas usan estos cálculos para evaluar las sustancias químicas usadas en los reactores industriales: evalúan las sustancias químicas nuevas producidas en los laboratorios y controlan las operaciones de procesos nuevos o modificados. Los organismos gubernamentales y otras entidades controlan la seguridad con CHETAH. Además, la industria y los círculos académicos lo usan para investigar las consecuencias que las sustancias químicas provocan en el medio ambiente.

El Dr. B. Keith Harrison, ingeniero, vicepresidente adjunto de asuntos académicos y decano de estudios de posgrado de la University of South Alabama, ha ayudado a perfeccionar CHETAH durante muchos años y dice que para el programa lo importante es la seguridad. "Como CHETAH ha sido diseñado para pecar por exceso de precaución, es más probable que identifique que algo sea riesgoso cuando en realidad no lo sea, en lugar de informar incorrectamente que algo sea seguro".

La introducción del manual de CHETAH, escrita en negritas y con mayúsculas, hace hincapié en que CHETAH no reemplaza los ensayos físicos reales de los materiales, sino que indica la necesidad de realizar ensayos de sensibilidad a los impactos e inflamabilidad y luego guía estos ensayos. "Si CHETAH indica que una sustancia química representa un posible riesgo, más ensayos experimentales podrían determinar si esta sustancia realmente lo es y el grado de peligro. CHETAH es simplemente una herramienta que sirve para evaluar el peligro reactivo, pero que resulta muy útil", dice Harrison.

Por medio de la metodología que desarrolló S. W. Benson, el programa predice las propiedades termodinámicas basado en la estructura molecular de los componentes. Los usuarios pueden cargar a los grupos Benson por una o varias moléculas o construirla con el software ChemDraw y pegarla en CHETAH para cargar el grupo Benson necesario.

Harrison recalca que, además de predecir peligros reactivos químicos, CHETAH tiene otros cincos usos: 

• predicción de las propiedades termodinámicas, la función mas usada del programa;
• evaluación de la liberación de energía para predecir el peligro de las descomposiciones reactivas,
• evaluación del calor de reacción que surge de la reacción química especificada por el usuario,
• evaluación del riesgo de inflamabilidad y
• cálculos del calor de combustión.

Desde su primera versión lanzada en 1974, CHETAH ha evolucionado de sus versiones anteriores de FORTRAN a las interfaces de Windows para que sea más simple de usar. Además, la ampliación de la base de datos de los grupos Benson ha hecho que este programa sea más útil para evaluar las sustancias químicas recién desarrolladas. Otro cambio notable es la inclusión de los cálculos de inflamabilidad.

La próxima versión de CHETAH, prevista para fin de año o principios del 2009, ofrecerá más mejoras. "Hay varias formas generalizadas para predecir los peligros de la liberación de energía: el calor de descomposición, el equilibrio de oxígeno, el aumento adiabático de temperatura y los métodos basados en la naturaleza de los grupos funcionales", dice Harrison. "CHETAH 8.0 calcula todo esto menos el aumento adiabático de temperatura, que se incluirá en CHETAH 9.0".

Las publicaciones de la ASTM International se pueden comprar en el Departamento de Atención al Cliente (teléfono: 610/832-9585) o en www.astm.org.