Centrifugacion

PRACTICA 06


CENTRIFUGACION



OBJETIVO


• Aplicar la separación de dos componentes por medio de centrifugación
• Comparar las cantidades de separación en función de las diferentes velocidades de giro



TEORIA DE SEPARACIONES CENTRÍFUGAS



Las separaciones centrífugas se han utilizado ampliamente en la industria alimentaria debido a que la separación porsedimentación simple de líquidos inmiscibles (o de un líquido y un sólido) no suele ser lo suficientemente rápida para conseguir una separación eficaz debido a las pequeñas diferencias en la densidad de los componentes. En este tipo de aplicaciones, la separación se puede acelerar utilizando una fuerza centrífuga.


Con más precisión, una fuerza centrípeta actúa sobre un alimento en rotación. La fuerzacentrípeta sobre una partícula que es obligada a moverse en una trayectoria circular viene dada por:


[pic] (1)
Donde:
F = fuerza centrípeta que actúa sobre la partículas
r = radio de la trayectoria
m = masa de la partícula
( = velocidad angular de la partícula


la velocidad rotacional de la partícula se expresa normalmente enrevoluciones por minuto, con lo que ( = 2( N/ 60, y por tanto la ecuación (1) se puede escribir también como:


[pic] (2)


N = velocidad rotacional en rpm.


Si se compara esta ecuación con la fuerza de gravedad (Fg) sobre una partícula (Fg = mg), se observa que la aceleración centrífuga (0.011rN2) ha reemplazado la aceleración de la gravedad (g).


La velocidad ala que tiene lugar la separación de materiales de distinta densidad se expresa normalmente en términos de velocidad relativa entre las dos fases. Una expresión para la velocidad de partículas en un campo de fuerzas centrípetas viene dada por la siguiente ecuación (Heldman y Sing, 1981):


[pic] (3)
Donde:
D = diámetro de la partícula esférica
[pic] = densidadde la partícula
[pic] = densidad del disolvente
[pic] = viscosidad de la solución


En la industria alimentaria es común separar un componente de una mezcla líquido – líquido cuando ambos líquidos son inmiscibles, pero están finamente dispersos. Por ejemplo, en la industria láctea, la leche se separa mediante centrifugación en leche desnatada y nata. La leche se alimenta de formacontinua a la máquina que es generalmente un recipiente cóncavo rotando alrededor de un eje vertical, produciendo nata y leche desnatada en sus respectivos puntos de descarga. En algún punto del recipiente cóncavo debe existir una superficie de separación entre la nata y la leche desnatada. La distancia entre esta superficie y el eje central viene dada por la siguiente expresión (Heldman y Sing,1981):


[pic] (4)
Donde:


[pic] = densidad de la fase líquida pesada
[pic] = densidad de la fase líquida ligera
r1 = radio de la tubería de descarga para el líquido más denso (pesado)
r2 = radio en la tubería de descarga para el líquido menos denso (ligero)


La ecuación (4) es una expresión básica utilizada en el diseño del cilindro deseparación en el que el radio en la tubería de descarga para los líquidos pesado y ligero (r1, r2) pueden variar de forma independiente para obtener una separación óptima de las dos fases involucradas. Cuando el radio de descarga para el líquido pesado es pequeño, el radio de la zona neutra disminuye, pero cuando la zona neutra está cercana al eje central, el componente más ligero está expuestosólo a una fuerza centrífuga relativamente pequeña en comparación con el líquido más pesado. Por tanto, la alimentación a una centrífuga deberá ser lo mas cerca posible de la zona neutra ya que ello causará una menor cantidad de alteraciones del sistema.


Los separadores centrífugos que se encuentran en el mercado pueden ser de diámetro pequeño y alta velocidad y /o de diámetro grande y baja...