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6.3 CENTRIFUGACIÓNUnidad 6. Separaciones Mecánicas
Elaboró: M.C. Yenissei M. Hernández Castañeda ([email protected])
Instituto Tecnológico de TolucaDepartamento de Ingeniería Química y BioquímicaOperaciones Unitarias 1
RecordatorioLUNES MARTES MIÉRCOL
ESJUEVES VIERNES SÁBADO DOMING
O
14 15 16X
17 18X
19 20
21X
22 23X
24 25Examen
CN U6
26 27
28ENiv
U1 U2 U3
29 30 31 1ENiv
U4 U5 U6
2 3
4EExt
U1 U2 U3
5 6 7 8EExt
U1 U2 U3
9 10
Centrífugas
• Es un aparato que utiliza la fuerza centrífuga para separar líquidos de sólidos, o incluso líquidos de líquidos.
• Es un desarrollo de un filtro de gravedad en el que la fuerza que actúa sobre el líquido en lugar de ser la de la gravedad, es la fuerza centrífuga.
• Por lo tanto, las partículas que no precipitan o que lo hacen con mucha lentitud por gravedad, casi siempre se pueden separar de los fluidos por medio de fuerzas de centrifugación.
Aplicación
• Industria lechera: separación de crema de la leche (leche descremada)• Cervecería• Procesamiento de aceites
vegetales• Concentración de proteínas de
pescado• Procesamiento de jugo de frutas
(material celular)• Secar cristales• Separar constituyentes o sólidos
de emulsiones
Clasificación de centrífugas
1. Centrifugas de sedimentación: se requiere una diferencia de densidad entre las dos fases
2. Centrífugas de filtración: la fase sólida está soportada y ser retiene en una membrana permeable (canasta) a través de la cual pasa libremente la fase líquida.
Componentes básicos
Cualquier equipo giratorio en el que se aplica una fuerza centrífuga con propósitos útiles se conoce como centrífuga y por lo general consta de:
1. Tazón o rotor2. Tubo de alimentación3. Eje de impulso4. Cojinetes de eje de impulso5. Mecanismo impulsor (motor eléctrico)6. Cubierta para segregar los productos
separados7. Estructura para soportar estos elementos8. Sellos entre cubierta y eje
Ejemplos de centrífugas de sedimentación
Centrifuga tubular
Centrifuga de disco
Ejemplos de centrífugas de sedimentación
Centrifuga de boquillas de descargas
Ejemplos de centrífugas de sedimentación
Vista transversal típica de una centrífuga de copa sólida, con diseño de lado derecho
Ejemplos de centrífugas de filtración
Centrifuga de cesta suspendida
Centrifuga automática discontinua
Ejemplos de centrífugas de filtración
Centrifuga continua de transportador alternativo
Fundamentos de la centrifugación
• Los separadores centrífugos se basan en el principio de que la rotación de un objeto en torno a un eje o punto central, a una distancia radial desde dicho punto produce una fuerza que actúa sobre dicho objeto. • El objeto que gira en torno al eje cambia de dirección constantemente, con lo cual se produce una aceleración aun cuando la velocidad rotacional sea constante. Esta fuerza centrípeta está dirigida al centro de rotación.
Fundamentos de la centrifugación
• Si el objeto es un recipiente cilíndrico, el contenido de fluido y sólidos desarrolla una fuerza igual y opuesta llamada fuerza centrífuga hacia las paredes del recipiente. • Esta es la causa de la sedimentación o precipitación de las
partículas a través de una capa de líquido, o la filtración de un líquido a través de un lecho o torta de filtrado en el interior de una cámara de rotación perforada. • Al entrar una suspensión a un tazón giratorio por el
centro de éste, la alimentación es arrastrada de inmediato hacia las paredes del tazón. • La fuerza centrífuga es tan grande que es posible
despreciar la fuerza de gravedad.• La capa líquida asume una posición de equilibrio con su
superficie casi vertical. Las partículas se precipitan horizontalmente hacia fuera, presionándose sobre la pared vertical del tazón.
Fundamentos de la centrifugación - 3
Líquido
Sólidos
Recipiente estacionario
Sedimentación en
recipiente no perforado giratorio
Filtración en cesto
giratorio perforado
Precipitación en centrífugas
r1
r2
rB
b
Descarga del líquido
Superficie del líquido
Pared del tazón
Alimentación
Trayectoria de la partícula
Flujo de la alimentación
Filtración centrífuga
r1
ri
r2
Medio filtrante
Torta de filtrado
Líquido
Capacidad de las centrífugas
• Se mide en términos de la velocidad del líquido
Selección de centrífugas
Selección de centrífugas
Selección de centrifugas
Rendimiento de la separación
• S es una característica de la centrífuga y no del sistema que se está separando. •Se puede usar el factor como un medio de comparación de centrífugas. •Físicamente, S es el área de la sección transversal de un tanque de sedimentación por gravedad de la misma capacidad de separación que la centrífuga. •En la práctica la capacidad real de una centrífuga puede ser algo menor que el dado por el vapor de S.
Rendimiento de la separación
Centrifuga Industrial
Aplicación: separación de cristales, industria farmacéutica
Centrifuga Industrial
Aplicación: minería, separación de cristales de sal