Centrifuga

PROCESOS DE SEPARACIÓN POR CENTRIFUGACIÓN

1.- PRECIPITACIÓN O SEDIMENTACIÓN CENTRÍFUGA. El uso de centrifugas aumenta en alto grado las fuerzas que actúan sobre las partículas. Por tanto, las partículas que no precipitan o lo hacen con mucha lentitud en precipitadores por gravedad, casi siempre se pueden separar de los fluidos por medio de fuerzas centrifugas. Estas fuerzas de precipitaciónde gran magnitud permiten obtener velocidades prácticas con partículas mucho más pequeñas en los precipitadores por gravedad. Las elevadas fuerzas centrífugas no modifican las velocidades relativas de precipitación de las partículas pequeñas, peor sí contrarrestan los efectos perturbadores del movimiento browniano, y de las corrientes de convección libres.
Algunas veces la separación porgravedad es demasiado lenta debido a la similitud de las densidades de la partícula y el fluido, o las fuerzas de asociación que mantienen unidos a los componentes, como en el caso de las emulsiones.
La separación por centrifugación de usa en muchas de las industrias alimenticias, tales como cervecerías, procesamiento de aceites vegetales, concentración de proteínas de pescado, procesamiento de jugos defrutas para eliminar materiales celulares, etc. La separación por centrifugación también se emplea para secar cristales, separar constituyentes líquidos o sólidos de las emulsiones.
2.- filtración centrífuga. Las centrífugas también se usan en filtración empleando una fuerza centrífuga en lugar de una diferencia de presión para hacer que fluya la suspensión a través de un filtro, y se acumuleuna torta de sólidos sobre una pantalla. La torta de sólidos granulares de la suspensión se depositan en un medio de filtración sostenido en una canastilla rotatoria, se lava y luego “seca” haciéndola girar. Las centrífugas y los filtros ordinarios son competitivos para la mayoría de los problemas de separación de sólido y líquido.
FUERZAS QUE SE DESARROLLAN EN LA SEPARACIÓN POR CENTRIFUGACIÓNLos separadores centrífugos se basan en el principio común de que la rotación de un objeto en torno a un eje o punto central, a una distancia radial constante 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 fuerzacentrípeta está dirigida hacia el centro de rotación.
Si el objeto que hace girar es un recipiente cilíndrico, el contenido de fluidos y sólidos desarrolla una fuerza igual y opuesta, llamada fuerza centrífuga, hacia las paredes del recipiente. Ésta causa 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 tortade filtrado en el interior de una cámara de rotación perforada.

ECUACIONES PARA LA FUERZA CENTRÍFUGA. La aceleración de la fuerza centrífuga en un movimiento circular es ae=rὠ2
Donde aees la aceleración causada por la fuerza centrífuga en m/s2(pie/s2), r es la distancia radial al centro de rotación en m (pie) y ὠ es la velocidad angular en rad/s.
La fuerza centrífuga Fc en N (lbf) que actúasobre la partícula está dada por:
Fc= mae=mrὠ2
Fc= mrὠ2
gc
oooodondegc =32.174lbm . pie/lbf . s2

puesto que ὠ =v/r, donde v es la velocidad tangencial de la partícula en m/3 (pie/s).

Fc=mr(v/t)2c = mv2/r

Las velocidades de rotación también se expresan como N rev/min y

ὠ= 2πN/60

N=60v/2πr

Sustituyendo:

Fc newton= mr(2πN/60)2=0.01097 mrN2 (SI)

Fclbf=mr/gc(2πN/60)2=0.000341 mrN2 (unidades del sistema inglés)

La fuerza de gravedad sobre una partícula es Fg =mg

Donde g es la aceleración de la gravedad, a 9.80665 m/s2. Combinando las ecuaciones se obtiene la expresión de la fuerza centrífuga en términos de la fuerza de gravedad:

Fc=rὠ = v2 = r 2πN 2 =0.001118 rN2(SI)
Fgg rg g 60

Fc=0.000341rN2 (UNIDADES DEL SISTEMA...