Centrifugación

1. INTEGRANTES
AGUILAR HERNÁNDEZ ELÍAS
Filtración por
centrífuga
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Y BIOQUÍMICA
PROCESOS DE SEPARACIÓN I
DOCENTE:
MENDEZ SUMANO
ENRIQUE
SEMESTRE
ENERO-JUNIO

2. Centrifugació
n
Es una operación unitaria de separación
mecánica de sustancias que utiliza la fuerza
centrífuga para separar componentes de una
solución. Esta fuerza puede ser muy grande.
Utiliza a la propiedad física de la densidad
para lograr la separación de líquidos no
miscibles, o de sólidos y líquidos.

3. La centrifugación, es una técnica de
separación de partículas que se basa en la
distinta velocidad de desplazamiento de las
partículas en un medio líquido al ser
sometidas a un campo centrífugo. Cuando se
centrifuga una solución, se rompe la
homogeneidad y se produce la separación del
soluto y del disolvente.
Las separaciones que se llevan a cabo lentamente por gravedad,
pueden acelerarse en gran medida con el empleo de un equipo
centrífugo.

4. Las principales aplicaciones de la centrifugación son:
- Separación de líquidos inmiscibles.
- Clarificación centrífuga.
- Separación de lodos.
- Filtración centrífuga.
- En la Industria lechera: Purificación de leche, descremado.
- En la industria del azúcar permite separar cristales del licor jarabe.
- En la industria de aceites permite le separación del aceite de las borras
(winterizado).
- En la clarificación de jugos y néctares.
- En la cervecería, separación de levaduras o residuos.
- En la clarificación de vinos
- En el secado de almidón
- Extracción de aceite esencial de naranja
- Crio concentración de zumos de fruta
- Elaboración de margarina

5. Las centrífugas se utilizan en diferentes tipos de industrias: Alimenticias,
farmacéuticas, textiles, azucarera. Ejemplo: Cervecería, diagrama de flujo:

6. Diagrama de una separación por centrifugación:
(a) Entrada de la suspensión de alimentación. inicial, (b)
sedimentación de los sólidos suspendidos en un líquido, (c)
separación de dos fracciones líquidas.

7. La fuerza centrífuga es muy útil cuando se necesita aplicar una fuerza
superior a la gravedad para lograr la separación de sólidos y fluidos de
diferentes densidades, como en la sedimentación, o para conseguir
separaciones del tipo de las que se llevan a cabo con la filtración. Por el
movimiento de una masa, en trayectoria curva, se origina una fuerza
centrífuga dirigida en el sentido de la recta que parte del centro de
curvatura de la trayectoria. Fuerza centrípeta es la fuerza aplicada a la
masa en movimiento en dirección al centro de curvatura del camino
recorrido, que obliga a que la masa siga una trayectoria curva. Si ambas
fuerzas son iguales, la partícula seguirá una trayectoria circular alrededor
de un centro de giro que es el de curvatura.
Fuerzas que actúan en la
centrifugación.

8. a) Fuerza centrífuga (Fc):
Donde:
𝑎𝐶 : aceleración centrípeta
𝑣: velocidad tangencial 𝑣 = 𝜔 . 𝑟
𝜔: velocidad angular
N: número de revoluciones por unidad de tiempo

10. b) Fuerza de la gravedad (Fg):
La relación entre 𝐹𝐶/𝐹𝑔 es conocida como gravedades ó (g-s), por consiguiente la
fuerza que se desarrolla en una centrífuga es mayor que la fuerza de la
gravedad.
Con frecuencia se expresa como un múltiplo de la fuerza de la gravedad.

11. 3. Ecuación de la trayectoria de rotación de la partícula en centrifugación.

12. Ecuación de la trayectoria de rotación de la partícula

13. 𝑌0: Distancia que existe entre la base de la centrífuga y la superficie de la trayectoria
promedio durante la rotación.
𝑌0 (+) : cuando las velocidades angulares son medias.
𝑌0 (-) : Supuesto (cuando las velocidades angulares son altas o elevadas).
H: altura de la centrífuga
r: radio de la centrífuga
4. Volumen del líquido en la centrífuga
a) 𝒀𝟎
(+):
H: Altura de la centrífuga
r: Radio de la centrífuga

16. 6. Separación de dos líquidos inmiscibles o Decantador centrífugo
La diferencia de densidades de los 2 líquidos es mínima.
La Fg (demasiado débil) para separar los líquidos en un tiempo
razonable.
La separación se realiza en una centrífuga Líquido-Líquido,
conocida en la industria láctea
como descremadoras o desnatadora.
Zona A: Separación del líquido pesado del ligero.
Zona B: Separación del líquido ligero del pesado.
Zona neutra o interfase, es vertical, la Fg es despreciable
en comparación de la Fc
ρA > ρB

17. Radio de interfase (Ri):
RB= Radio de salida del líquido B.
RA= Radio de salida del líquido A.
Ri= Radio de la interfase (representa
el punto de separación de las dos
fases).
El equilibrio hidrostático (A-i) = El
equilibrio hidrostático (B-i):

18. 7. Filtración centrifuga
La filtración centrífuga se presenta en una centrífuga que tiene una cesta
rotatoria, provista de paredes perforadas o acanaladas que están cubiertas por
un medio filtrante (lona o tela metálica).
La presión producida por la Fc obliga al líquido a pasar a través del medio
filtrante dejando detrás los sólidos.
Donde:
𝑟1: radio de la superficie del líquido
𝑟2: radio de la centrífuga
R: Radio de la superficie interna de la
torta

22. Sistema centrador de canasta
que evita el contacto entre el
arado y las telas al momento de
la descarga
DISCONTINUA

23. DISCONTINUA El tipo más sencillo de centrífuga es la de
cesta
perforada y eje vertical :
El diámetro de la cesta esgeneralmente de 90, 120 ó
150 cm
Se acciona por un motor eléctrico de unas 1 :200rpm
(90cm ) hasta 2000rpm
El motor tiene hasta 25 CV para las centrífugas de
diámetro de cesta de 75 cm. *
*: Algunas máquinas poseen embragues centrífugos o
acoplamientos hidráulicos para conseguir una
aceleración más rápida

24. DISCONTINUA
Durante el funcionamiento, la cesta gira a
una velocidad moderada y se alimenta
con una suspensión espesa, hasta que se
forma una torta de espesor suficiente,
sobre el tamiz. El líquido pasa a través de
la torta y del medio de filtración (la tela
metálica), de igual modo que en una
operación de filtración

25. Entonces se detiene la alimentación y la
torta puede centrifugarse a mayor
velocidad para escurrir la mayor parte
del líquido, o puede lavarse
inmediatamente después de suspendida
la alimentación y sin el período previo
de funcionamiento a gran velocidad.
DISCONTINUA

26. DISCONTINUA
Después de lavada se somete la torta a
un giro a gran velocidad para eliminar la
mayor parte del líquido de lavado que la
impregna. Luego, la cesta se
desembraga, se frena y se descarga por
el fondo, al levantar la compuerta plana
del mismo.

27. DISCONTINUA
Un ciclo completo puede necesitar desde
unos pocos minutos hasta una hora, según
sea la profundidad del lavado y del escurrido
(por centrifugado) de la torta

28. CENTRIFUGAS
CONTINUAS
El filtro centrífugo puede hacerse
operar de modo continuo
medinate incorporación de un
mecanismo para la separación
continua de los sólidos.

29. Centrifuga continua horizontal, cerrada, con raspador espiral. (Bird Machine Ca.)

30. El raspador espiral se utiliza tanto con
las cestas macizas como con las
perforadas.
También puede utilizarse como
clasificador, separándose las partículas
mayores por la compuerta de descarga
de los sólidos.
Esta máquina es un sedimentdor y
escurridor continuo.

31. Centrifuga continua, de tambor horizontal perforado, con rapador espiral para la descarga.

32. La centrífuga continua de tambor
horizontal perforado, adaptada para el
tratamiento partículas sólidas gruesas.
Este tipo de filtro continuo centrífugo
queda limitado en sus aplicaciones a la
separación de cristales gruesos no
frágiles, ya que los raspadores tienden
a romper los sólidos frágiles.

33. Sección transversalde una centrifuga continua, de cesta perforada, con descarga
por desplazamiento.

34. Mecanismo impulsor pulsatorio para la
separación de los sólidos
centrifugados.
La máquina se construye con diámetro
de tambor desde 0.6 a 2.4 m, y para
capacidades desde 1 a 20 tm de sólidos
por hora según sean las condiciones de
la operación.

35. Centrifugacion
Discontinua
Automatica
Con el fin de economizar mano de obra, las grandes
centrífugas discontinuas se proyectan, frecuentemente,
para el trabajo automático dentro de un cielo
predeterminado.

36. Las operaciones se regulan por un mecanismo de programa
y la marcha es continua, eliminándose así el esfuerzo de la
puesta en marcha y las pérdidas por el frenado propias del
funcionamiento intermitente.
La alimentación penetra por la boquilla de extremo
curvado. Después de formarse la torta del espesor deseado,
la alimentación queda interrumpida de modo automático;
entonces llega el agua de lavado por los rociadores, y tras
un escurrido centrífugo, un mecanismo levanta la cuchilla
que separa la torta, haciéndola caer por el plano inclinado
de descarga.

37. Estas máquinas resultan muy adecuadas para el filtrado
de sólidos cristalinos, de tamaños no infeiores al tamiz
de 150 mallas. En una operación satisfactoria, el
contenido en humedad de la torta no deberá exceder de
15 a 18 %, siendo el normal de 2 a 5 %. El rendimiento no
es estrictamente equivalente al de la máquina ordinaria
de cesta operando por lotes.
El rendimiento no es estrictamente equivalente al de la
máquina ordinaria de cesta operando por lotes.
La carga y descarga a toda velocidad somete a los
cristales a fuertes impactos, con la consiguiente fractura
de los que son frágiles. Siempre permanece una delgada
capa de cristales adherida al medio filtran te, la cual
puede llegar a constituir, después de algún tiempo, una
barrera impermeable al drenaje o escurrido.

38. Las máquinas de pequeño diámetro y grandes velocidades,
utilizadas para separar entre sí a liquidas de diferentes densidades,
para romper emulsiones y para separar o clasificar sólidos muy
finos ensuspensión, pertenecen generalmente a dos tipos: la de
rotar tubular y la de rotar en forma de disco.
CENTRIFUGAS

39. Centrifuga de
vasos o
botellas Es una máquina discontinuada,
limitada a usos de laboratorio y
separaciones analíticas. La maquina
discontinua de velocidad muy
elevada, llamada ultracentrífuga, se
utiliza para las separaciones difíciles.

40. Centrifuga de rotar
tubular
• Equipada con un rotar de 10 cm
de diámetro y que gira a 15.000
rpm, desarrolla una fuerza
centrífuga por unidad de masa
equivalente a 13.200 ges (a')
• Los rotores tienen, en general,
un diámetro de 75 a 150 mm y
aproximadamente 1,5 m de
longitud.

41. El rotor está sostenido verticalmente por un
eje flexible, delgado pero resistente, y un cojinete
de tejuelo: se halla guiado con holgura en la parte
baja por un cojinete montado sobre resortes.
La propulsión, generalmente indirecta,
se efectúa mediante un motor eléctrico y una
correa,
aunque puede accionarse directamente con una
turbina de vapor.
La alimentación penetra por el fondo del rotor
impulsado como chorro de una boquilla alimentadora.
Entonces toma contacto con un grupo de pantallas
verticales que cabalgan sueltas en el rotor, las cuales
sirven para comunicar pronto a la alimentación la
gran velocidad del rotor

42. Cuando se utiliza como separador de dos
líquidos de distinta densidad, el rotor lleva
dos orificios de descarga: un orificio anular
interior, para el fluido menos denso, y otro
orificio anular exterior para la descarga del
más denso
Las centrífugas de rotor tubular
proyectadas para actuar como separadoras
pueden utilizarse para la separación de
sólidos de un modo continuo, por flotación
de los sólidos sobre el líquido más denso

43. centrífugas con rotor de disco
Las centrífugas con rotor de disco operan a
menor velocidad y poseen rotores de mayor
diámetro que las de rotor tubular. Los
diámetros de los rotores de disco alcanzan
hasta 105 cm. Para un diámetro de rotor de 30
cm, el número de revoluciones llega a 6400
por minuto, desarrollando una fuerza
centrífuga equivalente a 7000 ges. Los
rotores de disco contienen una pila de discos
cónicos espaciados entre sí, al menos una
distancia doble del tamaño de las partículas o
glóbulos a separar.