En un nivel, toda centrifugación es esencialmente igual. La gravedad siempre separará naturalmente materiales de diferentes densidades. Usando una centrífuga puedes acelerar y ajustar este proceso natural de separación y sedimentación.
En términos generales, en términos de aplicaciones, las centrífugas se dividen en dos categorías principales:
●centrífugas de laboratorio
●centrífugas industriales
Los diferentes tipos de centrífugas tienen diferentes aplicaciones. Si bien la mayoría de las centrífugas de laboratorio están diseñadas y construidas para cumplir con aplicaciones bastante limitadas, las centrífugas industriales son diferentes. Suelen construirse como dispositivos de uso más general y luego se programan o personalizan para sobresalir en determinadas aplicaciones. En realidad, muchas centrífugas industriales de alta velocidad pueden servir para varios propósitos completamente diferentes en el mismo proceso de producción (por ejemplo, una cervecería podría usar la misma centrífuga de discos primero para extraer los cuerpos de levadura de la cerveza cuando sale de los fermentadores y luego otra vez). durante una etapa de pulido final).
Centrífugas de mesa de laboratorio
Las centrífugas de laboratorio suelen ser dispositivos de mesa. Las centrífugas de mesa comunes que se ven en los laboratorios de investigación incluyen centrífugas de hematocrito, microcentrífugas, concentradores de vacío, centrifugadoras de portaobjetos, ultracentrífugas y más. (Esto no quiere decir que los laboratorios utilicen nada más que centrífugas de mesa. Por ejemplo, las ultracentrífugas analíticas montadas en el piso no son infrecuentes en algunos campos).
En la mayoría de los laboratorios, la centrifugación consiste principalmente en separar sólidos de líquidos. Las muestras, cada una contenida en su propio tubo o botella de centrífuga, se cargan en un rotor. (Hay dos tipos de rotores centrífugos comunes en los laboratorios: rotores de ángulo fijo, que mantienen todos los tubos de muestra en la misma posición durante toda la operación, y rotores de cubo oscilante, que permiten cargar las muestras verticalmente y luego girarlas hacia arriba. en una posición completamente horizontal a medida que el rotor gana velocidad). A medida que el rotor gira, la densidad de las partículas (en relación con el fluido en el que están suspendidas) las fuerza a ir al fondo del tubo. Allí forman un sedimento llamado "pellet". Lo que queda es el "sobrenadante", una solución de muestra aislada lista para su posterior procesamiento o análisis.
Esta disposición, con rotores de ángulo fijo o de cubo oscilante que sostienen muestras individuales, permite calcular fácilmente el RCF (campo centrífugo relativo) que experimenta cada muestra. Esta es una medida de cuánta "fuerza g" se aplicó a la muestra. Se expresa en múltiplos del campo gravitacional de la Tierra y, por lo general, es un dato vital que los laboratorios deben rastrear durante su trabajo.
Pero poder realizar un seguimiento confiable y preciso de RCF tiene un costo en el rendimiento: solo se pueden procesar un número limitado de muestras durante un período determinado, y realizar separaciones de fluidos a gran escala simplemente no es posible.
La centrifugación, sedimentación y separación de alta velocidad y alto rendimiento son el dominio de las centrífugas industriales.
Tipos de centrifugación: centrífugas industriales de alta velocidad
En comparación con la centrifugación de laboratorio, la centrifugación industrial es un dominio inherentemente de alto rendimiento. Nadie está especialmente interesado en la RCF que experimenta el fluido de corte CNC o la leche cruda durante la sedimentación. Por tanto, en estas centrífugas no hay recipientes de muestra individuales. En cambio, el rotor es un recipiente macizo (o, en algunos casos, una cesta perforada). Como tal, los materiales pueden introducirse continuamente en el recipiente mientras gira, lo que permite (esencialmente) la centrifugación en línea.
Existen dos tipos diferentes de separación centrífuga industrial de alta velocidad: centrifugación de dos fases y centrifugación de tres fases. La centrifugación de "dos fases" separa los materiales mezclados entrantes en una "fase sólida" y una "fase líquida". Compare esto con la centrifugación "trifásica", que separa el fluido en dos fases líquidas (una "pesada", generalmente agua o a base de agua, y la otra "ligera", generalmente aceite), además de una fase sólida.
Centrífugas industriales "pila de discos"
Para una amplia gama de industrias (desde cervecerías y lácteos hasta fabricantes aeroespaciales y etanol), las centrífugas industriales más útiles son las centrífugas de discos de alta velocidad. Los "discos" son una serie de placas en forma de cono dispuestas en una pila vertical dentro del recipiente de la centrífuga. Esto aumenta la cantidad de superficie de sedimentación disponible y controla cómo los fluidos mezclados se mezclan y se mueven por el recipiente. Esto acelera la separación/sedimentación y le brinda un gran control sobre lo que sucede dentro de su centrífuga. El control mejorado permite separar varias fases en una sola pasada. Al cambiar la disposición, el ángulo, el espaciado y la forma de la pila, puede controlar con precisión cómo se separan los materiales y ajustarse a los cambios en el flujo y la composición del líquido. Por ejemplo, en el campo, las centrífugas de discos como la serie DX de Trucent manejan regularmente separaciones trifásicas desafiantes con una eficiencia del 70 por ciento (o mejor) en una sola pasada. Según sea necesario, el DX puede cambiar fácilmente a separación líquido-sólido de dos fases y alcanzar una eficiencia del 90 por ciento en una sola pasada.
Centrífugas industriales "Scraper Bowl"
En muchas centrífugas industriales (como aquellas con un recipiente tubular o una centrífuga decantadora de "tornillo" horizontal), es la forma general del recipiente del rotor la que clasifica los materiales a medida que se separan. Las partículas sólidas más densas se acumulan en las paredes del rotor y son expulsadas por un extremo del rotor, mientras que el líquido menos denso sale por el otro. Incluso se podría argumentar que así es esencialmente como funciona una pila de discos: la geometría de las partes internas del recipiente y la disposición de los discos determina cómo se separan los materiales y se acumulan los sedimentos.
Una centrífuga de "recipiente raspador" es diferente. En esta centrífuga de dos fases de alto rendimiento y alta velocidad, el rotor vertical retiene el material sólido durante el ciclo del proceso. El líquido mezclado se introduce en el rotor de hilatura mediante una bomba de alimentación. Acelera para igualar la velocidad del recipiente, momento en el que la fuerza centrífuga saca las partículas sólidas de la suspensión en el líquido y las mantiene contra las paredes del rotor. Luego, el líquido limpio se drena por la parte inferior del rotor vertical. Periódicamente, la bomba de alimentación se apaga y comienza el "ciclo de raspado": se coloca una cuchilla contra el interior del recipiente, recogiendo todos los sólidos capturados.
En el pasado, muchos usuarios evitaban las centrífugas con recipiente raspador porque su mantenimiento era difícil. Esto se debe a que los diseños más antiguos de cuencos raspadores dependían de disposiciones redundantes de motores y trenes de transmisión que requerían un enclavamiento de embrague complejo y un servicio frecuente. La serie S de centrífugas industriales líquido-sólido de Trucent eliminó esta complejidad. La serie S está construida desde cero para un funcionamiento fiable y sin complicaciones con una mínima participación del operador.
